Energetické rostliny - technologie pro pěstování a využití

Transkript

Výzkumný ústav zemědělské techniky, Praha
Energetické rostliny
Technologie pro pěstování a využití
Listopad 2005
Autoři:
Ing. Jaroslav Kára, CSc.1)
Ing. Zdeněk Strašil, CSc. 2)
Ing. Petr Hutla, CSc.1)
Ing. Sergej Usťak, CSc.2)
1)
2)
Výzkumný ústav zemědělské techniky, Praha
Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha
V této publikaci byly použity výsledky výzkumných projektů
QE 1206 Kompozitní lisovaná biopaliva
QD 1208 Systémové využití energetické biomasy v podmínkách ČR
QD 1209 Technologické systémy pro využití biopaliv z energetických plodin
QF 3160 Výzkum nových technologických postupů pro efektivnější využití zemědělských a potravinářských odpadů
Tyto projekty byly financovány Národní agenturou pro zemědělský výzkum MZe ČR. Dále bylo použito výsledků projektu MZeČR č. MZe-0002700601.
Tato publikace byla vydána na základě pokynu MZe ČR č.j.:48671/04-13020 „Specializovaná odborná podpora poradenství, zaměřená na oblast zemědělských technologických systémů.“
©
Výzkumný ústav zemědělské techniky Praha
2005
ISBN 80-86884-06-6
OBSAH
1. ÚVOD ....................................................................................................................................... 5
2. PĚSTOVÁNÍ ENERGETICKÝCH ROSTLIN ......................................................................... 6
2.1 Jednoleté rostliny................................................................................................................. 6
2.2 Vytrvalé rostliny ................................................................................................................ 23
3. SKLIZEŇ ENERGETICKÝCH ROSTLIN .............................................................................. 47
4. POSKLIZŇOVÉ ZPRACOVÁNÍ BIOMASY
Z ENERGETICKÝCH ROSTLIN ........................................................................................... 52
5. PELETIZACE A BRIKETOVÁNÍ BIOPALIV ......................................................................... 56
6. BIOPALIVA A JEJICH VYUŽITÍ ........................................................................................... 63
7. VÝROBA A VYUŽITÍ BIOPLYNU Z TRVALÝCH
TRAVNÍCH POROSTŮ .......................................................................................................... 75
7.1 Srovnávací pokusy na malých fermentorech ...................................................................... 75
7.2 Výroba bioplynu kofermentací vybraných energetických plodin ......................................... 78
POUŽITÁ LITERATURA ............................................................................................................ 80
1. ÚVOD
Vývojové trendy v okolních evropských státech i u nás
ukazují, že v evropském zemědělství dochází k nadprodukci rostlinné produkce pro nutriční využití. Zemědělství v některých evropských státech již nastoupilo nový
směr, kdy kromě klasických plodin pro potravinové využití se začínají rozšiřovat alternativní rostliny převážně pro
nepotravinové využití. Tento trend je nevyhnutelný i pro
naše zemědělství. S ohledem na setrvalý rozvoj zemědělství budeme nuceni přistupovat k radikálnějším inovacím
v soustavě hospodaření na půdě.
Dalším momentem, který může ovlivnit změny
v produkci nepotravinových plodin je skutečnost, že
v nadcházejícím století dojde k podstatnému nebo téměř
úplnému vyčerpání některých fosilních surovin využívaných v chemickém průmyslu a energetice. Zde se nabízí
možnost využití biomasy. Biomasa je nejvýznamnější obnovitelný zdroj energie a důležitý zdroj průmyslových surovin. Zdrojem nepotravinářsky využitelných surovin
mohou být vybrané tradiční plodiny nebo netradiční alternativní plodiny. Alternativní plodiny jsou kulturní i nově
využívané rostliny, které nahrazují, rozšiřují a doplňují stávající sortiment plodin a přispívají k rozšíření spektra rostlinné produkce. Pro energetické využití se používá biomasa záměrně pěstovaná k tomuto účelu a biomasa odpadní.
Přímo pro účely spalování se ve světě ověřuje několik
desítek vybraných jednoletých nebo vytrvalých druhů
rostlin včetně dřevin. U dřevin se uvažuje o zakládání plantáží rychle rostoucích dřevin, které mají oproti běžnému
způsobu pěstování kratší dobu mezi sázením stromů a
těžbou dřeva (2-8 let). Pro zřizování plantáží rychle rostoucích dřevin se nejlépe hodí eukalypty, platany, akáty,
pro naše podmínky topoly, vrby nebo olše.
U nedřevnatých rostlin se uvažuje hlavně s využíváním
druhů jako jsou ozdobnice čínská (Miscanthus sinensis),
Spartina pectinata, Arundo donax, rákos (Phragmites australis), rdesno (Polygonum), vousatice (Andropogon gerardii), vousatec (Pennisetum alopecurdides), milička (Eragnostis trichodes), třtinovec (Erianthus ravene), proso
(Panicum virgatum), konopí seté (Canabis sativa), artyčok (Cynara cardunculus) apod.
V podmínkách ČR se v polních pokusech vedle některých výše zmíněných rostlin ověřují další jednoleté nebo
víceleté rostliny jako např. energetický šťovík (Rumex tianshanicus x Rumex patientia), topolovka růžová (Altea
rosea), mužák prorostlý (Silphium perfoliatum), bělotrn
modrý (Echinops ritro), pelyněk černobýl (Arthemisia
vulgaris), lebeda rozkladitá (Artiplex patula), chrastice
rákosovitá (Phalaris arundinacea), mračňák (Abutilon)
apod.
Výše uvedené rostliny jsou převážně víceleté a u některých se prvním rokem musí vynaložit značné náklady při
zakládání porostu. Plné využití připadá v úvahu až druhým
nebo třetím rokem. Doba sklizně je obvykle v zimě, kdy
mají uschlé rostliny nejmenší vlhkost (kolem 15 až 22 %).
U víceletých rostlin se předpokládá, že po fázi rozrůstání
poskytnou vyšší výnosy než rostliny jednoleté. Jednoleté
rostliny mají tu přednost, že jsou určeny pro rychlou produkci, jejich setí a sklizeň se provádí pomocí běžné zemědělské techniky.
V našich podmínkách připadají z jednoletých nebo víceletých do úvahy pro pěstování takové druhy jako jsou Miscanthus, Reynoutria, Phalaris, Phragmites, Sorghum, Cannabis, Rumex apod.
Pro energetické plantáže je důležitá volba rostlin. Volba
druhu energetické rostliny je určována mnoha faktory
jako např. vhodnost půdně-klimatických podmínek, způsob využití, prostředky pro pěstování, sklizeň a dopravu
apod. Dále je nezbytné porovnání výnosů s náklady na pěstování a výrobu energie.
Pěstováním a možnostmi využití hlavně pro energetické
účely některých netradičních plodin se v současné době
zabývá v ČR více organizací. Mezi nimi je také VÚRV
Praha-Ruzyně, který spolupracuje v dané oblasti s dalšími
institucemi jako je např. VÚZT Praha, Výzkumná stanice
travinářská Rožnov-Zubří nebo VÚP Troubsko apod. Zásady, kterými se stanoví podmínky pro poskytování dotací
pro rok 2005 na základě § 2 a § 2d zákona 252/1997 Sb.
o zemědělství a výčet plodin pro energetické využití, na
které je poskytována podpora na pěstování je uveden
v informačním týdeníku pro podnikatele Agrospoj, ročník
16, číslo 5, vydaném 31.1.2005 nebo je na internetových
stránkách ministerstva zemědělství, případně by měl být
k dostání na příslušném odboru na Ministerstvu zemědělství. V roce 2006 však budou zásady a podpora pravděpodobně pozměněny.
Získané výsledky a zkušenosti z našich polních pokusů
ale i zkušenosti nabyté z literatury jsme zapracovali do
této publikace, kde jsou ve zkrácené formě uvedeny informace o některých vybraných plodinách uvažovaných pro
energetické využití včetně pěstitelských technologií, modelového ekonomického hodnocení a možností dalšího
využití získaného produktu.
5
2. PĚSTOVÁNÍ ENERGETICKÝCH ROSTLIN
2.1 Jednoleté rostliny
hu z hloubky až 3,5 m. Rostlina vypadá jako bodlák. Kvítky jsou drobné, mají trubkovitý tvar, barvy bílé, žluté
nebo oranžově červené tvořící květenství úbor. Úborů je
na rostlině 15-60, v průměru velkých 1,5 až 3 cm. Úbor
nejdříve rozkvétá na vrcholových větvích a postupně rozkvétají i vedlejší větve. Doba kvetení je 3-4 týdny. Plodem
je bílá nažka s tvrdým osemením a s HTS 25-70 g. Saflor
je rostlina cizosprašná, opyluje se hmyzem, převážně domácími včelami, méně často divokými včelami, čmeláky
případně dalším hmyzem. Různé fáze pěstování porostů
uvádíme na obr. 1 až 3.
Saflor – světlice barvířská (Carthamus tinctorius L.)
Ve světě je saflor pěstován na ploše asi 1,3 mil. ha
s průměrným výnosem semene kolem 0,8 t/ha. Největší
producent safloru ve světě je Indie (podle FAO 710 tis.
ha), USA (87 tis. ha, při průměrném výnosu semene 1,79 t/
ha), Čína (35 tis. ha). Největšími producenty v Evropě jsou
Španělsko a Portugalsko.
V naší republice se saflor dříve pěstoval na relativně
velkých plochách. Později bylo od jeho pěstování ustoupeno. Důvodem ústupu od pěstování safloru (ale i dalších
„malých“ olejnin) byl nezájem monopolního tukového průmyslu (který trvá doposud), neboť mnohem jednodušší je
realizovat dotovaný import olejnatých surovin ve velkém
množství a vyrovnané kvalitě. V současné době dochází
k poměrně vysokému nárůstu ploch této zajímavé plodiny
se širokými možnostmi použití. Saflor se u nás pěstuje převážně na jižní Moravě na ploše cca 2000 ha.
Saflor se dříve používal k získávání přírodního barviva z
květů. V současné době se hlavně pěstuje na semeno, ze
kterého se získává kvalitní olej, nebo jako meziplodina
s možností získání zelené píce nebo zeleného hnojení. Saflor vytváří relativně vysoké množství slámy, která se nedá
v době plné zralosti semene dobře zkrmovat nebo použít
na podestýlku, proto se uvažuje o jejím využití na výrobu
papíru nebo na spalování.
Saflor má tu nevýhodu oproti slunečnici, která mu značně konkuruje, že má podle našich měření nízký obsah oleje
v semeni (23 % z celkového obsahu sušiny semene) a nižší
celkové výnosy semen (v průměru 2 t/ha) než slunečnice ,
která má v průměru kolem 49 % oleje v semeni a dosahuje
průměrných výnosů semen 2,5 t/ha. Saflor má však v průměru vyšší obsah kyseliny linolové (77 %) oproti slunečnici (65 %).
Požadavky na půdně-klimatické podmínky
Saflor snáší dobře sucho a mrazíky. Je odolný vůči jarním mrazíkům až do – 6 oC. Klíčí při 5 – 6 oC. Na půdu
není příliš náročný. Lze jej pěstovat na celé plejádě nejrůznějších půdních typů při rozpětí pH od 5,0 do 8,0. Upřednostňuje však půdy hluboké a výživné s neutrální půdní
reakcí. Safloru svědčí i suché a vápenité půdy. Nesvědčí
mu půdy kyselé a zamokřené. Délka vegetační doby je závislá na klimatických podmínkách, podmínkách pěstování, odrůdě a od vzejití do sklizně trvá 100 - 170 dní.
V našich pokusech byla zjištěna délka vegetační doby od
zasetí do sklizně v průměru podle stanovišť od 142 do 169
dní (tab. 3). Délka vegetační doby je závislá hlavně na půdně-klimatických podmínkách. Prodlužuje se s dlouhodobým
trváním chladnějšího počasí během vegetace a rostoucí
nadmořskou výškou stanoviště, kde je plodina pěstována.
Saflor lze pěstovat v oblastech teplých a suchých, kde se
nedaří slunečnici. Vhodnou výrobní oblastí je kukuřičná
s nadmořskou výškou do 250 m, ročními srážkami okolo
500 mm a průměrnou roční teplotou 9 – 10 oC a dále řepařská výrobní oblast s nadmořskou výškou 300 až 350 m,
s průměrnou roční teplotou 8 – 9 oC a úhrnem ročních srážek kolem 550 mm. Okrajovou oblastí safloru pěstovaného na semeno je obilnářská výrobní oblast, maximálně do
450 metrů nad mořem, s průměrnou roční teplotou 7 – 8 oC
a ročním srážkovým úhrnem kolem 600 mm. V chladnějších oblastech dochází ke značnému prodlužování vegetační doby, poklesu kvality a výnosu semen a poklesu výnosů slámy. Půdu zanechává v dobrém stavu. Jestliže se
po odkvětu střídají deště s parným sluncem mohou se zapařit květní lůžka, což má za následek, že vyvinutá semena
se ztrácejí až úplně vyschnou.
Biologická charakteristika
Obecně lze saflor charakterizovat jako rostlinu krátkého
dne, značně spořící vláhou, s dlouhou vegetační dobou,
středně náročnou na půdu a minimální potřebou pesticidů
s vysokým podílem nenasycených mastných kyselin v semeni.
Saflor pochází ze stepních nebo polostepních oblastí jihu
Egejské oblasti a zemí Blízkého východu, Afganistánu nebo
Egypta. Patří do čeleďi hvězdicovité (Asteraceae). Rod má
13 druhů a nižší taxony. Větší praktický význam ze všech
13 druhů má dosud jediný – C. tinctorius. Je to jednoletá
bylina s pevnou až přes 1 m vysokou lodyhou, listy
podlouhle kopinatými nebo zakončenými ostny
s kůlovitým hlavním kořenem. Zakořeňuje dosti hluboko,
takže se může zásobovat vodou z hlubších vrstev půdy. Díky
mohutnému kořenovému systému může saflor čerpat vlá-
Povolené odrůdy
V seznamu odrůd zapsaných ve Státní odrůdové knize
České republiky k 1.10.2004 je odrůda Sabina. Tato
odrůda povolená od roku 1997 byla vyšlechtěna ve VÚP
Troubsko s.r.o., kde je možné také získat osivo. Dříve se u
nás pěstovaly odrůdy Brněnský bezostný, Jas. Později, kdy
bylo od pěstování safloru ustoupeno, byly obě odrůdy restringovány. Ze současných odrůd ve světě pěstovaných
lze doporučit i další: Sironaria (Austrálie), Sunset, Stirling
6
např. kombinátorem na hloubku výsevu. Osivo vyséváme
brzy z jara do řádků 15-30 cm širokých. Seje se podle
podmínek od poloviny března do začátku dubna. Norma
výsevu je 15-30 kg/ha (doporučuje se 40-50 rostlin/m2,
u lehkých půd do 70 rostlin/m2) do hloubky 2-4 cm. Při
setí je zároveň možno aplikovat herbicidy. Při výsevu do
širokých řádků je možno plečkovat po vzejití a během vegetace (širokých výsevů se používalo hlavně v minulosti).
(Kanada), Gila, Finch, CW-74 (USA) apod. Ve světě se
šlechtí další nové odrůry. Šlechtění se orientuje na dosahování vysokého obsahu oleje, tenkého oplodí nažek, bezostnost, včasnou zralost, odolnost vůči chorobám a škůdcům.
Zařazení do osevního postupu
Saflor pěstovaný na semeno se v osevním postupu obvykle zařazuje mezi dvě obilniny. Dobrou předplodinou je
také kukuřice na zrno nebo na siláž. Méně vhodnými předplodinami je většina druhů zeleniny, řepka, cukrovka, vojtěška. Dozrává dosti pozdě, proto není vhodnou předplodinou pro ozimé obilniny. Ve větším měřítku se proto používá jako předplodina pro jarní obilniny. Jako meziplodinu
lze saflor pěstovat v sušších oblastech na zelenou píci nebo
zelené hnojení. I při pozdějším výsevu (po sklizni obilovin) má značně rychlý nárůst hmoty. Zahraniční literatura
doporučuje saflor do směsek s hrachem nebo obilninami,
nebo jako krmivo pro dobytek. Z hlediska chutnosti je jako
krmivo srovnáván s dobrým lučním senem.
Ošetření porostu
Chemický boj proti plevelům není u nás pro saflor detailně propracován. Dobře zapojený porost s časným výsevem je schopen potlačit plevele, neboť rostliny mají brzy
dobré olistění. Uvádí se, že je možno aplikovat herbicidy
proti dvouděložným plevelům obdobně jako u slunečnice.
Seznam povolených přípravků na ochranu rostlin (nejen
do slunečnice) vydává každoročně Ministerstvo zemědělství ČR. Preemergentní aplikaci je možné provést podle
druhu herbicidu před setím se zapravením nebo po zasetí
před vzejitím, kde je třeba provést aplikaci nejlépe téhož
dne po zasetí, nejpozději však do tří dnů po zasetí. V našich pokusech jsme proti jednoděložným plevelům s dobrými výsledky použili Furore Super (2 l/ha), Targa Super 5
EC (1,5 l/ha), nebo Fusilade Super (1 l/ha). Proti dvouděložným plevelům jsme s úspěchem použili preemergentní
aplikaci Treflan EC (1,5 l/ha) dále postemergentní postřik
Betanal Tandem (3 l/ha), proti ježatce vykázal dobré účinky Galant Super (0,7 l/ha).
Škůdci a chorobami je saflor u nás málo poškozován,
což se z části připisuje malým rozsahem pěstování. Z chorob byl ojediněle pozorován za vlhkých podmínek výskyt
některých houbových chorob (plíseň šedá - Botrytis cinerea Pers., plíseň bělostná - Albugo candida (Pers.) Kuntze) a houby rodu Alternaria a Fusarium. Na některých stanovištích se vyskytla také rez saflorová (Puccinia carthami). Na safloru mohou škodit drátovci (Elatiridae), klikočárnice zelná (Barathra brassicae L.), můra Chloridea
peltigera Schiff.
Agrotechnika
Výživa a hnojení
Doporučované průměrné dávky průmyslových hnojiv
se pohybují v závislosti na úrodnosti půdy a předplodině
v rozmezí 40-70 kg/ha N, 40-60 kg/ha P2O5 (18-26,5 kg/ha
P) a 60-100 kg/ha K2O (50-83 kg/ha K). Při podzimním
zpracování půdy je třeba zapravit do půdy současně draselná a fosforečná hnojiva, aby byly na jaře k dispozici ve
formě přístupné mladým rostlinkám. Organické hnojení ve
formě chlévského hnoje je možné, ale podobně jako u slunečnice je vhodnější organicky hnojit již k předplodině
(např. kukuřici).
Draslík je v průběhu vegetace čerpán velmi intenzivně
od začátku růstu i během celé vegetace. Velké množství
draslíku zůstává ve slámě, takže při odstranění slámy z pole
a jejím využitím k energetickým účelům, je třeba počítat
s adekvátním přihnojením k následné plodině. Fosfor je
přijímán z půdy do doby zakládání poupat jen pozvolna.
Intenzita jeho příjmu stoupá v době kvetení. Dusík je čerpán rovnoměrně po celou dobu vegetace. Plynulé zásobení
rostlin dusíkem ovlivňuje pozitivně počet diferencovaných
květů v úboru a tedy počet dobře vyplněných nažek. Dusíkem hnojíme téměř výhradně na jaře (možnost jeho úniku
přes zimní období), a to nejlépe alespoň ve dvou dávkách. Může to být například polovina dávky před výsevem
a polovina dávky meziřádkově. Z výsledků je patrné, že
saflor reaguje příznivě na přihnojení dusíkem během vegetace.
Sklizeň a posklizňové zpracování
Semeno se sklízí kombajnem bez desikace v plné zralosti nažek (vlhkost pod 15 %), kdy jsou nažky tvrdé a lesklé,
což je u nás koncem srpna nebo spíše v prvé polovině září.
Sklízí se obilními žacími mlátičkami. Nažky za plné zralosti při sklizni nevypadávají vzhledem k hustému sevření
vnitřních lístků zákrovu. Dosahované výnosy semene v
našich podmínkách se udávají 1,1 t/ha, při vyšší pěstitelské úrovni jsou uváděny 2,4-2,5 t/ha.
V polních pokusech VÚRV Praha - Ruzyně jsme dosáhli výnosové rozmezí v závislosti na intenzitě a podmínkách pěstování 0,79-2,63 t/ha semene, slámy 3,0-7,2 t/ha
přepočtené na sušinu. Výnosy semene a slámy jsou uvedeny v tab. 1, 2, 3. Tab. 1, 2 uvádějí průměrné výnosy semene, slámy a dalších sledovaných ukazatelů několika odrůd
safloru na stanovišti v Troubsku a Ruzyni z období 19961999. Z výsledků je patrné, že ze sledovaných ukazatelů
průkazně ovlivňovaly výnosy semene, slámy a dalších prvků
safloru průběh počasí v jednotlivých letech a stanoviště.
Příprava půdy a setí
Příprava půdy je podobná jako ke slunečnici. Po podmítce oráme do hloubky kolem 20 až 25 cm (po kukuřici
hlouběji - až 30 cm). Kvalitní zpracování půdy má kladný
vliv na vývoj kořenového systému a počáteční růst rostliny. Na jaře, jakmile to počasí dovolí, provedeme smykování hrubé brázdy. Po oschnutí půdního povrchu po rozmetání dusíkatých hnojiv následuje předseťová příprava
7
Zvýšené dávky N se obecně spíše projevily na zvýšení
výnosů slámy než semene. Délka vegetační doby je silně
závislá na teplotě. Na chladnějších stanovištích a v letech
s chladnějším počasím během vegetace se délka vegetační
doby značně prodlužovala (tab. 3).
Po sklizni semene kombajnem se sláma nechá doschnout
na řádcích a následně se lisuje do balíků. Slámu lze sklízet
běžnými lisy jako obilnou slámu nebo ji lze sklízet také
pojízdnou řezačkou hlavně v případě, že bude následně
peletována nebo briketována.
Tab. 1. Výnosy semene, slámy na jednotlivých variantách přepočtené na sušinu a další sledované
ukazatele na stanovišti v Troubsku (průměrné hodnoty za sledované období - 1996 až 1999)
V a r i a n t a:
Výnos semene (t/ha)
Výnos slámy (t/ha)
Hmotnost tisíce semen (g)
Počet úborů na rostlinu (ks)
Délka rostlin (cm)
Počet rostlin (ks/m2)
N0V1
2,40
3,49
29,09
12,9
90,9
47,4
N1V1
2,48
3,56
29,80
13,2
92,1
48,7
N2V1
2,59
3,58
29,88
13,6
92,9
49,6
N0V2
2,54
3,79
29,88
13,9
91,3
67,1
N1V2
2,60
3,79
29,94
14,3
91,9
67,9
N2V2
2,74
3,90
29,88
14,9
94,1
69,9
Průměr
2,56
3,69
29,75
13,8
92,2
58,4
Poznámky: hnojení dusíkem: N0 - bez hnojení dusíkem, N1 – dávka 40 kg/ha, N2 – dávka 80 kg/ha
V1 - výsevek 50 klíčivých semen na m2 (cca 17 kg/ha), V2 - výsevek 70 klíčivých semen na m2 (cca 24 kg/ha)
Tab. 2. Výnosy semene, slámy na jednotlivých variantách přepočtené na sušinu a další sledované
ukazatele na stanovišti v Ruzyni (průměrné hodnoty za sledované období 1996-1999)
V a r i a n t a:
Výnos semene (t/ha)
Výnos slámy (t/ha)
Hmotnost tisíce semen (g)
Počet úborů na rostlinu (ks)
Délka rostlin (cm)
Počet rostlin (ks/m2)
N0V1
2,80
7,49
29,92
10,6
97,5
54,1
N1V1
2,76
7,59
30,17
11,3
97,4
56,5
N2V1
2,78
7,19
29,81
10,4
96,5
66,4
N0V2
2,71
7,47
30,33
10,1
97,5
86,1
N1V2
2,75
7,82
29,82
10,7
97,3
78,9
N2V2
2,53
7,83
29,68
12,9
89,7
81,9
Průměr
2,70
7,57
29,95
11,00
96,0
70,7
Tab. 3. Délka vegetační doby (od zasetí do sklizně) a vliv hnojení N a výsevku na výnosy slámy safloru
přepočtené na sušinu (t/ha) na sledovaných stanovištích (průměrné hodnoty z let 1996-2003)
Stanoviště
Ruzyně
Troubsko
Lukavec
Chomutov
Průměr
N0
N1
N2
V1
V2
Průměr
7,167
3,290
3,075
3,745
4,319
7,174
3,469
3,325
3,600
4,392
6,982
3,564
3,049
4,483
4,520
6,922
3,441
3,045
4,794
4,551
7,077
3,772
3,277
4,089
4,554
6,999
3,607
3,161
4,442
4,552
Poznámky ke stanovištním podmínkám:
Ruzyně (350 m n.m., půdní typ-hnědozem, roční tepl. vzduchu 8,2 oC, roční úhrn srážek 477 mm)
Troubsko (270 m n.m., půdní typ-černozem, roční tepl. vzduchu 8,4 oC, roční úhrn srážek 577 mm)
Lukavec (620 m n.m., půdní typ-kambizem, roční tepl. vzduchu 6,8 oC, roční úhrn srážek 657 mm)
Chomutov (363 m n.m., půdní typ-kambizem, roční tepl. vzduchu 7,6 oC, roční úhrn srážek 514 mm)
8
Veg.
doba
155
142
166
169
158
ním termínu sklizně byla průměrná vlhkost fytomasy 50
%. Pokud by se měla tato fytomasa používat pro účely spalování přímo v kotlích, skladování nebo na výrobu pelet
nebo briket, je třeba ji dosoušet, za příznivého počasí přímo na poli a potom balíkovat a odvézt, nebo dosoušet
uměle v sušárnách. V tomto případě je třeba počítat
s dalšími náklady, které jsou, hlavně v případě dosoušení
temperovaným vzduchem, poměrně vysoké. V době plné
zralosti rostliny je možné fytomasu využívat pro energetické účely. Ztráty fytomasy v rozmezí obou termínů sklizně (cca 10 %) jsou malé a úbytek fytomasy je vyvážen
náklady potřebnými při dosoušení fytomasy v prvním termínu sklizně.
Sláma, pokud je využívána přímo na spalování nebo se
uskladňuje, případně se z ní dělají briketky nebo pelety,
musí mít určité parametry. Musí mít nízký obsah vody (pod
15 %) a pokud možno i nízký obsah některých prvků jako
např. N, S, Cl. Proto byl z energetického hlediska sledován vliv termínu sklizně rostlin safloru na výnosy a obsah
vody a vybraných prvků ve sklízené fytomase. Byly porovnávány dva termíny sklizně. První termín sklizně byl
v období největší tvorby fytomasy v době kvetení. Druhý
termín byl v plné zralosti semen. V obou termínech sklizně
se uvažovala celá fytomasa.
Úbytek fytomasy a vlhkosti je uveden v tab. 4. Při prv-
Tab. 4. Úbytek fytomasy a vlhkosti u safloru v různých termínech sklizně
Sklizeň v době kvetení
Výnos sušiny
Vlhkost (%)
fytomasy (t/ha)
50
10,706
Sklizeň v plné zralosti semen
Výnos sušiny
Vlhkost (%)
fytomasy (t/ha)
22
9,750
Obsah prvků v rostlinách je dalším z důležitých faktorů
jednak pro stanovení odběru živin rostlinami, jednak
z hlediska spalování fytomasy. Pro spalování je výhodné
pokud obsah N ve fytomase je co nejmenší (tvoří se méně
Nox), pokud je malý obsah S a Cl ( snižuje se možnost
Úbytek
vlhkosti (%)
66
Úbytek
výnosu (%)
9,8
koroze spalovacího zařízení) a pokud je také nízký obsah
K, Mg apod. (zvyšuje se teplota tavení popele). S oddálením
termínu sklizně klesal obsah všech sledovaných prvků ve
fytomase safloru (tab. 5), což je výhodné pro samotný proces spalování a tvorbu emisí.
Tab. 5. Obsah prvků v rostlinách safloru v různých termínech sklizně
Termín sklizně
V době kvetení
Plná zralost semen
Průměr
N
1,642
0,803
1,223
Obsah prvků v % sušiny
P
K
Ca
0,190
1,640
1,567
0,159
1,070
0,832
0,175
1,355
1,200
Mg
0,147
0,099
0,123
žených pokrmových tuků, linolea, napouštěných pláten,
kosmetických přípravků. Dříve olej sloužil jako náhražka
čajového másla. Podle literárních údajů semena safloru
obsahují 17 až 50 % polovysychavého oleje (tab. 6).
V našich pokusech jsme zjistili v semenech v průměru obsah oleje 24 %. Při průměrném výnosu 2,3 t/ha semene a
olejnatosti 24 % lze teoreticky z 1 hektaru získat 0,55 t
oleje. U námi pěstovaných odrůd převažovala v oleji kyselina linolová (v průměru 76,5 % z celkového množství
mastných kyselin).
Využití produktu
V současné době se u nás semeno safloru běžně nezpracovává, ale většina produkce je vyvážena do zahraničí, hlavně do Holandska, kde se převážně přidává do ptačího zobu
určeného ke krmení exotického ptactva.
Tvrdé osemení nažek může způsobovat potíže při lisování semen. Ze semene safloru lze získat kvalitní jedlý olej
(nevhodný na smažení, vhodný k přípravě studených salátů apod.). Oleje lze dále využít na výrobu fermeže, laků,
barev, tiskařské černi, mýdla, alkydových pryskyřic, ztu-
Tab. 6. Kvalitativní složení oleje safloru
Obsah oleje
(%)
17 - 50
Procentický obsah jednotlivých mastných kyselin v oleji semene
Palmitová
Stearová
Olejová
Linolová
Linolenová
Eruková
4,1 - 7,5
0,9 - 9,5
7,1 - 79,0
8,7 - 80,5
0,1
<0,2
9
Pokrutiny mohou být využity jako kvalitní krmivo zvláště pro drůbež (jsou však hořké).
Šrot lze použít ke krmení hospodářských zvířat.
Květy se dříve používaly k barvení látek, přibarvování
vín, k barvení potravin, jako nepravý šafrán. Hlavním pigmentem květů je kartamin. Oranžově červené květy obsahují kromě kartaminu i odpovídající chinon kartamon, který je vlastní barvící látkou.
Ze slámy lze vyrábět kvalitní buničinu nebo ji lze využít
ke spalování (spalné teplo sušiny slámy = 17,78 GJ/t, semene = 24,93 GJ/t).
V sušších oblastech je možno saflor použít jako zelenou
píci (bezostné formy) nebo jako zelené hnojení s výsevkem 20-30 kg/ha nebo jsou doporučovány směsky s hrachem nebo obilninami. Může se přidávat i do siláží.
Některé odrůdy s výrazně barevnými okvětními lístky
nacházejí uplatnění také v okrasném zahradnictví, kde slouží
k řezu nebo jako komponenta suchých dekoračních vazeb.
K sušení se saflor sklízí nejlépe krátce po odkvětu terminálního úboru, kdy začínají nakvétat úbory postranní.
Saflor je vhodnou plodinou také pro včelaře, neboť kvete
v době, kdy v naší přírodě kvete velmi málo druhů rostlin
poskytujících pyl a nektar pro včely.
Obr. 1 Saflor – vzcházející rostlinky
Obr. 2 Saflor – porost v době kvetení
Ekonomika
Přímé náklady od přípravy půdy po sklizeň semene a
slámy představují 7 740 Kč/ha. Fixní nepřímé náklady
(daň z nemovitosti, nájem z půdy, odpisy z ceny staveb,
údržba a opravy staveb, podíl režie, podíl úroků, úvěrů a
půjček, odvody na zdrav. a soc. pojištění, podíl silniční
daně, pojištění) celkem: 3 150 Kč/ha. Náklady na 1 ha
celkem představují 10 890 Kč.
Při průměrném výnosu semene safloru 2,5 t/ha a výkupní ceně nažek 6 000 Kč je možno získat 15 000 Kč/ha.
Započteme-li do ekonomického hodnocení navíc slámu,
kterou je možné spalovat, potom při výnosu slámy 3,5 t/
ha a odhadnuté ceně slámy cca 700 Kč/t je možné navíc
získat 2 450 Kč/ha.
Budeme-li uvažovat pouze tržbu semene, potom je podle
našich výpočtů, při výnosech semen 3 t/ha safloru čistý
zisk kolem 10 000 Kč/ha.
Tyto náklady byly vypočteny z cenových relací v roce
2002. V současné době, kdy došlo k prudkému nárůstu cen
hlavně pohonných hmot, je třeba počítat s vyššími náklady.
Obr. 3 Saflor – porost při plné zralosti semen
10
Čirok (Sorghum Adams)
Obr. 4 Čirok – vzcházející rostlinky
Čirok je prastará kulturní rostlina, o jejímž původu existuje více názorů. Např. podle Vavilova (1926) pochází ze
tří genových center, východoasijského, indického a afrického. Jako obilnina zaujímá čtvrté místo za pšenicí, rýží a
kukuřicí. Čiroky vytvářejí velmi mnoho forem, které se
pěstují ve všech světadílech. U nás se v současné době čiroky prakticky nepěstují. Osivo se neprodukuje ani u nás
ani na Slovensku. Je možné jej dovézt ze zahraničí přes
firmy zabývající se obchodem s osivy.
Využití čiroku je všestranné. V Asii a Africe převládá
jeho použití jako potraviny, v Evropě a Americe jako krmné plodiny. Čirok lze zařadit k potenciálním zdrojům získávání energie z fytomasy. Tyto rostliny vytvářejí za vhodných podmínek dostatek fytomasy, která může být použita
vedle jiných možností také k energetickému využití (bioplyn, spalování, etanol).
Čiroky patří k teplomilným plodinám. Jsou odolné vůči
suchu. Na půdu jsou méně náročné než kukuřice. Vzcházející i podzimní stav porostu uvádíme na obr. 4, 5 a 6.
Systematikou tohoto rodu se zabývala řada autorů, ale
není dosud uspokojivě vyřešena. Dnes se nejčastěji používá klasifikace, kterou zpracovali Wett a Huckbay (1967),
která uvádí pouze jeden polymorfní druh S. bicolor s dvěma
poddruhy, několika varietami a řadou forem. V zemědělské
praxi se však využívá klasifikace, kterou publikoval Mansfeld (1952). Čirok dělí na čtyři variety podle praktického
využití.
a) Čirok obecný (S. vulgare var. eusorghum). Pěstuje se
hlavně na zrno, které má značný obsah bílkovin a škrobu.
Většinou jde o formy s nižším vzrůstem.
b) Čirok technický (S.vulgare var. technicum). Má silně
vyvinutou latu, která bývá surovinou pro výrobu košťat a
kartáčů. Zrno je vedlejším produktem.
c) Čirok cukrový (S. vulgare var. saccharatum). Má šťavnatou dřeň i v biologické zralosti zrna. Používá se jako
krmná, zejména silážní rostlina. Někdy se lisuje ze stébel
Obr. 5 Čirok cukrový – stav porostu na podzim
šťáva, ze které se vyrábí líh, sirup apod.
d) Čirok sudánský (S. vulgare var. sudanense). Tato skupina má tenká stébla, bohaté olistění a vytváří velké množství hmoty. Je kvalitní pícninou. Je vhodný pro případné
energetické využití.
Čiroky z uvedených skupin mají velmi podobnou agrotechniku proto níže uvedené informace platí obecně pro
všechny druhy čiroku.
Čiroky patří do čeledi lipnicovité (Poaceae), skupiny
vousatkovité (Andropogoneae). Čirok obecně je jednoletá
nebo víceletá statná tráva s bohatě rozvětveným hluboko
kořenícím kořenovým systémem tvořící četná stébla
vyplněná dření obsahující sladkou šťávu vysoká 1 až 3
m i více. Stébla jsou rozdělena kolénky na články. Čepel
listů může být 40-100 cm dlouhá, 4-10 cm široká a je pokryta slabou vrstvou vosku. Květenstvím je lata různého
tvaru, velikosti a hustoty, s jednokvětými klásky. Dozrávání probíhá postupně a k plnému dozrání je třeba poměrně dlouhá doba. HTS je rozmanitá podle odrůd kolísá od 10 do 30 g. Zrno (obilka) je kulovité nebo vejcovité
buď úplně pluchaté nebo částečně obnažené, případně
zcela nahé. Čiroky jsou cizosprašné, ale dobře se opylují
i vlastním pylem. Vyznačují se podobně jako kukuřice pomalým počátečním růstem. Patří mezi rostliny typu C4.
Čiroky jsou značně náročné na teplo. Semena začínají
klíčit při teplotě 10 až 12 oC. I nejméně náročné druhy čiroku, pokud se pěstují na zrno, vyžadují sumu teplot 2500
o
C. Při pěstování na hmotu mohou být sumy teplot i nižší.
Na půdu jsou čiroky poměrně nenáročné, přesto vysoké
výnosy poskytují jen na strukturních půdách. Nejlépe se
jim daří na středních, teplých půdách s dostatkem humusu
a živin. Nedaří se jim na kyselých půdách. Poněvadž snáší
i vyšší koncentraci solí, lze je pěstovat i na zasolených půdách. Čiroky jsou velmi odolné vůči suchu. Čiroky značně
šetří s vodou. Mají nízký koeficient transpirace 200 litrů
na 1 kg sušiny (kukuřice 300 litrů) a schopnost asimilovat
11
i při vysokých teplotách. Protože se čiroky vyznačují
dlouhým vegetačním obdobím, využívají také dobře srážky v druhé polovině léta, které nemůže využít ani kukuřice. Čirok může jako plodina náročnější na teplo, odolnější
proti suchu a méně náročná na půdu nahradit kukuřici na
extrémních stanovištích.
seťovém zpracování půdy lze využít kombinátorů zabezpečujícím co nejmenší počet operací. Je vhodné zkypřit
povrch půdy jen do hloubky setí. Optimální doba setí je
dána požadavky na teplotu půdy pro vyklíčení. Sejeme
koncem dubna nebo začátkem května, když je půda již
prohřátá alespoň na 12 oC. Při pěstování na zeleno sejeme
do užších řádků (15 - 40 cm) s výsevkem 30 až 50 kg/ha
(20 - 30 rostlin/m2). Při širších řádcích můžeme plečkovat.
Názory na vhodnou šířku řádků pro čirok jsou podle různých autorů rozdílné. Vlastní volbu šířky řádků volíme
podle odrůdy, její vzrůstnosti, délky vegetační doby apod.
V konvenčním způsobu pěstování, kde lze použít herbicidy, není třeba řešit šířkou řádků možnost mechanické regulace plevelů. Semeno zapravujeme 3 - 5 cm hluboko. Po
setí se doporučuje pozemek uválet.
Povolené odrůdy:
Dříve povolené: Szegedi Szlovak (1992), Szegedi Törpe (1968)-čirok metlový, SO-29 F1 (1971) - čirok cukrový, Hyso 2 (1991)-čirok sudánská tráva. V současné době
není uvedena v seznamu odrůd zapsaných ve Státní odrůdové knize k 1.10.2004 žádná odrůda nebo hybrid čiroku.
Čirok můžeme zařadit do osevního postupu podobně
jako kukuřici. V oblastech s nízkou intenzitou hnojení se
čirok zařazuje po dobrých předplodinách. Lze jej zařadit
po obilninách, zejména po ozimé pšenici. Jako hlavní plodinu zařazujeme také po okopanině nebo jetelovině. Jako
druhou plodinu je možné jej zařadit po ozimé luskoobilní
směsce. Při intenzivnějším hnojení a používání herbicidů
může následovat čirok i více let po sobě. Po čiroku pěstovaném pro energetické využití a sklízeném do konce zimy
lze pěstovat pouze jařiny. Po čiroku pěstovaném na píci
nebo na výrobu etanolu se pěstují především obilniny. Při
dostatku času na kvalitní přípravu půdy lze následně pěstovat ozimou pšenici, jinak lze pěstovat jarní ječmen a další jařiny. Při používání herbicidů s dlouhou dobou působení je třeba brát v úvahu možné reziduální zbytky. Čirok
je sám špatnou předplodinou, neboť odčerpává mnoho vláhy a živin.
Ochrana rostlin
Čiroky rostou z počátku velmi pomalu. Proto je důležité
zajistit bezplevelný stav porostu zejména v prvních 40 –
50 dnech po vzejití. Při širších řádcích lze použít pleček.
Plečkování může mít kladný účinek nejen na likvidaci plevelů, ale také hlavně na slehlých půdách po deštích zkypřuje
a provzdušňuje půdu. V samotním boji proti plevelům je
postřik herbicidy v porovnáni s plečkováním účinnější.
Pokud používáme preemergentní aplikace triazinových
přípravků, tato musí být přesná a v doporučovaných dávkách, neboť čirok není proti atrazinu tak odolný jako kukuřice. Proti jednoděložným plevelům lze doporučit Dual
Gold 960 EC. Proti dvouděložným plevelům byl v pokusech Troubsku s úspěchem použit postemergentní postřik
Banvelem 480 S v dávce 3 l/ha. Dále lze použít další herbicidy jako Gesaprim 90 WG, nebo jiné herbicidy podle
převažujícího druhu plevele. Z chorob napadají čiroky
nejvíce sněti. Ochrana spočívá v moření osiva. Z ostatních
houbových chorob se nejčastěji vyskytují Helminthosporium turcicum Pass., Ascochyta sorghina Sacc., Fusicladium sorghi Pass. Na mladých porostech škodí drátovci,
housenky osenice polní. Později v období vegetace se mohou vyskytovat listové mšice. V období dozrávání působí
škody na zrnu ptáci.
Agrotechnika
Hnojení
Počáteční růst čiroku je pomalý, proto je odběr živin
zpočátku malý. Vzhledem k nízkému počátečnímu a dlouhotrvajícímu odběru živin se doporučuje používat hnojiva s pomalým a trvalým uvolňováním složek. Čirok odčerpává při vysokých výnosech mnoho živin. Hnojení je zhruba stejné jako u kukuřice. Lze používat zelené hnojení
nebo hnojení chlévským hnojem nebo kejdou. Doporučované dávky jsou 30 až 50 t/ha chlévského hnoje. Dávky
živin v průmyslových hnojivech budou záviset na půdněekologických podmínkách. Jsou doporučovány dávky 100150 kg N, 30 až 70 kg P a 60 až 150 kg K na hektar. Dynamika odběru živin odpovídá dynamice růstu s maximem
v červenci a srpnu.
Z pěstitelského hlediska lze z výsledků našich pokusů
ve VÚRV uvést následující. Čiroky můžeme do osevního
postupu zařadit podobně jako kukuřici. Rostou zpočátku
velmi pomalu, proto jsou porosty ohrožené zaplevelením.
Čiroky odčerpávají mnoho živin a při vysokých výnosech i
při typu fixace C4 mohou vysušovat půdu. Těžkosti mohou
být se strniskovými zbytky, protože se pomalu rozkládají a
mají velmi široký poměr C:N. Z hlediska jejich pěstování
a sklizně s nimi nejsou problémy, neboť se používá běžně
dostupná zemědělská mechanizace.
Sklizeň závisí na účelu pěstování. Čirok na zrno sklízíme sklízecí mlátičkou upravenou na vysoký řez. Čiroky
zrají od špičky lat velmi nerovnoměrně. Zrnové čiroky sklízíme, když se zrna vybarvila a jsou lesklá. Výdrolu se nemusíme příliš obávat, proto můžeme sklízet v plné zralosti
Základní příprava půdy se provádí podle předplodiny.
Příprava půdy je obdobná jako u kukuřice. Při pěstování
čiroku jako hlavní plodiny se oře na podzim. Organická
hnojiva nebo rostlinné zbytky je třeba zapracovat kvalitně
a dostatečně hluboko. K tomu je třeba minimálně střední
orby. Časně na jaře, jak to umožní počasí, je vhodné zpracovat půdu smykem a bránami. Tím se půda urovná, prokypří a vytvoří se podmínky pro vzejití plevelů. Při před-
12
semene. Vymlácené zrno je třeba dočistit a dosušit na vlhkost 15 oC. Semeno čiroku je třeba pečlivě uskladnit, protože velmi snadno plesniví.
Čirok je výnosná pícnina dosti bohatá na bílkoviny (obsahuje jich více než kukuřice). Na zelenou píci jej sečeme
sklízecími řezačkami před metáním, na siláž jej sklízíme
na začátku metání (později rychle dřevnatí a špatně obrůstá). Obvykle dává dvě seče, první podle podnebí koncem června až do poloviny července, druhou od poloviny
do konce září. Aby bylo možno píci déle zkrmovat je možno vysévat čirok v několika termínech. U čiroku na zeleno
při opožděném kosení také roste obsah glykosidů, kyseliny kyanovodíkové apod. Dá se krmit ve směsi s jinými zelenými krmivy.
Na hmotu pro spalování je nejlépe čirok sklízet samochodnými sklízecími řezačkami na podzim nebo koncem zimy (únor), kdy mráz rostliny částečně vysuší. Čiroky sklízené na podzim mají vysoký obsah vody, který podle našich měření ještě koncem listopadu dosahuje více
než 50% a nejsou tedy vhodné pro okamžité spalování
v běžných kotlích (tab. 9). Je to dáno tím, že čiroky byly
původně šlechtěny převážně na krmné účely. Sklizeň je
možno provádět také koncem zimy. Tento termín sklizně
má však určité nevýhody. Čiroky mají ve srovnání s jinými
energetickými rostlinami nejkřehčí stonky, které se přes
zimní období vlivem nepříznivých podmínek velmi často
lámou. Porosty také často poléhají, což znesnadňuje následnou sklizeň. Také ztráty fytomasy přes zimní období
jsou z uvedených rostlin největší a dosahují až 50%
v porovnání s podzimními termíny sklizně.
V pokusech VÚRV bylo dosaženo průměrných výnosů
sušiny fytomasy, bez ohledu na agrotechnická opatření,
sklízené na podzim od 27,06 t/ha v Troubsku do 5,14 t/ha
v Lukavci (tab. 7). Pokud nebudeme brát v úvahu stanoviště Lukavec, kde nejsou vhodné podmínky pro pěstování
čiroku, potom průměrné výnosy sušiny všech genotypů čiroku byly 16,56 t/ha. Uvedené průměrné výnosy sušiny
fytomasy byly také ovlivněny započtením čiroku cukrového, který vykazoval na všech stanovištích nízké výnosy (tab.
8). Ze sledovaných genotypů čiroku dosahovaly ostatní
v průměru podobných výnosů (18,02 t/ha sudánská tráva,
17,71 t/ha čirok zrnový a 17,29 t/ha „Hyso“). Porovnámeli jednotlivá stanoviště, nejvyšších výnosů fytomasy v průměru všech sledovaných genotypů bylo dosahováno na
nejteplejším stanovišti v Troubsku, nejmenších výnosů na
nejchladnějším stanovišti v Lukavci (tab. 7).
Za běžných agrotechnických podmínek v teplejších oblastech je možné dosáhnout u nás na podzim výnosu 20
tun sušiny z hektaru. Také pro podmínky SRN jsou uváděny výnosy čiroku 15-20 tun sušiny z hektaru. V předjarních
termínech sklizně musíme počítat s polovičním výnosem
tedy 10 t/ha sušiny. Pro některé druhy čiroku jsou ve světě
uváděny výnosy až 75 t/ha zelené hmoty.
Čirok reagoval příznivě na všech stanovištích na stupňované dávky dusíku. V našich pokusech došlo v průměru ke
zvýšení výnosu fytomasy na parcelkách hnojených 60 kg/
ha N o 13,3 %, na parcelkách hnojených 120 kg/ha N o
17,0 % v porovnání s nehnojenými parcelkami (tab. 7).
Vysoké výnosy čiroku v podmínkách SRN v rozmezí 15
až 20 tun sušiny z hektaru byly dosaženy na teplejších stanovištích, kde suma teplot byla vyšší než 2 000 oC. Nejvyšších výnosů bylo dosaženo při dostatečné zásobě vody
v půdě a dostatečném hnojení N.
Také výsevek měl průkazný vliv na výnosy fytomasy. Na
většině stanovišť bylo v průměru dosaženo vyšších výnosů
fytomasy při vyšším výsevku 60 klíčivých semen na 1 m2.
Tab. 7. Průměrné výnosy sušiny fytomasy čiroku (t/ha) podle variant při podzimním termínu sklizně
na sledovaných stanovištích za období 1993-2004
Stanoviště/Varianta
Průměr N0
Průměr N1
Průměr N2
Průměr V1
Průměr V2
Průměr variant
Ruzyně
10,535
11,705
12,210
10,940
12,027
11,483
Troubsko
26,131
27,156
27,893
26,970
27,150
27,060
Lukavec
2,291
6,073
7,045
4,353
5,920
5,136
Chomutov
10,008
11,545
11,846
12,183
10,083
11,133
Průměr
12,241
14,120
14,749
13,611
13,795
13,703
Poznámky: Hnojení dusíkem v průmyslových hnojivech: N0 = 0, N1 = 60, N2 = 120 kg/ha
Počet vysetých klíčivých semen na metr čtverečný: V1 = 40, V2 = 60
Tab. 8. Průměrné výnosy sušiny fytomasy (t/ha) sledovaných genotypů čiroku v průběhu
období 1993-2004
Stanoviště/Odrůda
Ruzyně
Troubsko
Lukavec
Chomutov
Průměr
Sudánská tráva
9,388
26,660
18,024
„Hyso“
11,928
27,173
12,776
17,292
13
Čirok zrnový
12,360
31,240
21,875
5,347
17,705
Čirok cukrový
8,731
9,327
3,293
7,444
7,199
Dále byl sledován vliv termínu sklizně na výnosy, na
obsah vody ve fytomase, na obsah prvků a na energetický
obsah. S ohledem na energetické využití a skladování fytomasy je významný obsah sušiny fytomasy při sklizni. Při
podzimním termínu sklizně je u čiroku obsah vody vysoký
a dosahuje hodnot v průměru 52 % (tab. 9). Zde je třeba
počítat s dosoušením posekané fytomasy. V tomto pozdním podzimním termínu sklizně již nemůžeme počítat s
přirozeným dosoušením na poli, ale pouze s umělým dosoušením studeným nebo temperovaným vzduchem. Proto je u většiny vytrvalých plodin určených pro energetické
využití výhodnější z hlediska obsahu vody zimní nebo spíše
jarní termín sklizně, kdy přes zimu mráz rostliny vysuší.
Tento závěr však neplatí pro čirok. Naše výsledky uka-
zují (tab. 9), že vhodných hodnot obsahu vody sušiny pro
spalování (pod 20 %) nebylo dosaženo u čiroku ani při
jarním termínu sklizně. Posunutí termínu sklizně sice vede
nejen k určitému snížení obsahu vody v rostlinách (v průměru 42 %), ale dochází také z důvodu stavby rostlin a
vysoké hmotnosti lat k polehnutí porostu (tím se vytvářejí
obtížnější podmínky pro sklizeň a polehlý porost navíc plesniví) a nárůstu ztrát fytomasy způsobeném olomem, opadem listů apod. v porovnání s dřívějším termínem sklizně.
Čirok je z těchto důvodů méně vhodný pro spalování. Takto vlhký materiál nelze přímo spalovat, skladovat nebo z něj
vyrábět pelety nebo brikety. Zahraniční prameny uvádějí,
že ztráty fytomasy nesmí obecně překročit 50 %, jinak je
pěstování nerentabilní.
Tab. 9. Výnosy čerstvé hmoty (č.h.), sušiny fytomasy (t/ha) a vlhkost při sklizni (%) čiroku v různých
termínech sklizně (průměr let 1996 až 2001).
Plodina
Čirok
I odběr*
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
44,38
15,00
66,2
II odběr**
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
27,14
13,00
52,1
III odběr***
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
16,21
9,40
42,0
Poznámky: * odběr v době největšího nárůstu fytomasy
** odběr na podzim
*** odběr brzy na jaře
mono a disacharidů a je zkoumán jako nová cukrodárná
rostlina, připadající v úvahu pro pěstování v teplejších oblastech Střední Evropy. Dřeň je šťavnatá i v době biologické zralosti zrna. Výnos etanolu ze zrna čiroku je uveden
níže (tab. 4). Vedle zrna se dá získávat z čiroku cukrového
také etanol z celé rostliny. Z výnosu fytomasy 22,7 t/ha
přepočtených na sušinu lze získat 6,5 t/ha volně zkvasitelného cukru.
Velmi důležité je také vybrání správného genotypu.
Z našich výsledků se pro přímé spalování nejlépe hodí čirok „Hyso“ nebo čirok zrnový. Nejméně vhodný je čirok
cukrový, jehož některé genotypy v našich podmínkách nedosahují dostatečných výnosů, a který má i vysoký obsah
vody v rostlinách i po zimním období.
Čirok cukrový je ale naopak nejvhodnější z čiroků pro
výrobu etanolu. Čirok cukrový obsahuje ve stonku směs
Tab. 10. Výtěžnost etanolu ze zrna čiroku.
Druh
Škrob/Cukr
v % čerstvé hmoty
70,0
Čirok - zrno
Výnos
(t/ha)
1–6
Obsah prvků v rostlinách je jedním z důležitých faktorů
jednak pro stanovení odběru živin rostlinami, jednak
z hlediska spalování fytomasy. Obecně se dá konstatovat,
že obsah dusíku v rostlinách klesá se stářím rostliny a
termínem sklizně. S oddálením termínu sklizně obecně také
Výtěžnost
etanolu (l/t)
340
Výtěžnost
etanolu (hl/ha)
3,4 – 20,0
klesal i obsah dalších sledovaných prvků ve fytomase (tab.
11), což je výhodné pro samotný proces spalování a tvorbu
emisí. S pozdějším termínem sklizně roste také obsah celulózy a u čiroku cukrového obsah fermentovatelných cukrů.
Tab. 11. Obsah prvků v rostlinách čiroku v různých termínech sklizně
Termín
sklizně
Podzim
Jaro
Průměr
N
1,018
0,917
0,969
P
0,106
0,098
0,102
K
Ca
0,941
0,298
0,635
0,255
0,788
0,277
14
Mg
0,159
0,110
0,135
S
0,0895
0,0800
0,0848
Pro zjištění výtěžnosti energie z plochy a potřeby energetických bilancí byl stanoven energetický obsah čiroku.
Spalné teplo sušiny nadzemní fytomasy zjištěné u vzorků
sklízených na podzim bylo v průměru 18,176 GJ/t, vzorků sklízených na jaře 17,664 GJ/t. Průměrná hodnota energie spalného tepla je podle našich měření pro sušinu nadzemní fytomasy čiroku 17,910 GJ/t. Snížený energetický
obsah fytomasy sklízené na jaře lze částečně přičíst vyluhování energeticky bohatších látek a rozkladnému procesu, který způsobují houby a bakterie. Energetické rozdíly
ovlivněné termínem sklizně nejsou tak vysoké v porovnání
se ztrátami fytomasy přes zimní období. Produkce energie je samozřejmě také závislá na výnosu sušiny vyprodukované fytomasy. Z uvedených výsledků je patrné, že energetický obsah 1 kg sušiny fytomasy čiroku je více než ekvivalentní 1 kg hnědého uhlí, které se běžně u nás používá
v kotelnách jako převažující energetický zdroj.
Ekonomika
Byly provedeny modelové ekonomické bilance pěstování čiroku. Do nákladů byly započteny variabilní náklady
zahrnující založení porostu až po sklizeň, odvoz a uskladnění sklizeného materiálu. Při výpočtech jsme vycházeli
z vlastních zkušeností při pěstování plodiny. Pro cenové
kalkulace jednotlivých operací jsme vycházeli z cenových relací aktuálních pro rok 2002. Pro ocenění celkové
hodnoty nákladů byly započteny také fixní náklady, kde
byly zahrnuty nájemné půdy, daně, odpisy a opravy staveb, odpisy strojů, úroky, výrobní a správní režie.
Přímé náklady byly stanoveny na 10 030 Kč/ha, fixní
náklady na 3 280 Kč/ha. Náklady na 1 ha celkem představují 13 310 Kč. V ceně nejsou započteny náklady na
dosoušení. Náklady na 1 tunu „úsušku“ jsme stanovili pro
podzimní termín 1 043 Kč (dosoušení temperovaným vzduchem), pro jarní termín (dosoušení studeným vzduchem)
498 Kč. To znamená, že při podzimním resp. jarním termínu sklizně při výnosu 17 t/ha resp. 10 t/ha a započtení dosoušení budou celkové náklady na 1 hektar představovat
31 041 Kč resp. 18 290 Kč. Celkové náklady na tunu úsušku vychází na podzim 1 826 Kč a na jaře na cca 1 829
Kč. Při výpočtech jsme neuvažovali s žádnými dotacemi.
Náklady na výrobu a zpracování a případné dosoušení
se musí kalkulovat na jednotlivé konkrétní případy, neboť
cena suroviny bude záviset na mnoha okolnostech, jako
jsou způsob zakládání a sklizně čiroku, vzdálenost přepravy, způsobu naskladnění, skladování a vyskladnění,
dosoušení apod. Náklady a zisky budou záviset také na
dosahované velikosti výnosů.
Využití produktu
Zrno slouží jako potravina (mouka, krupice, sirup, alkoholické nápoje). Zrno se dá využít také jako krmivo nebo
osivo. Zrno čiroku má stejnou výživnou hodnotu jako rýže.
Pro technické účely lze ze zrna získat škrob nebo líh.
Ze stonků, které mají šťavnatou dřeň lze vyrábět líh, bioplyn. Stonky lze zkrmovat nebo silážovat na krmivo pro
zvířata. Suché stonky lze spalovat (spalné teplo sušiny stonků = 17,66 kJ/g).
Z lat čiroku obecného technického, které jsou mohutné a
pružné, lze vyrábět košťata a kartáče.
Obr. 6 Čirok „Hyso“ – stav porostu začátkem podzimu
15
Konopí seté (Cannabis sativa L.).
Obr. 7 Konopí – vzcházející rostlinky
Obr. 8 Konopí – detail na mladou rostlinu
koncem května
Obr. 9 Konopí – stav porostu v září
Obr. 10 Konopí – stav porostu pozdě na
podzim (listopad)
Konopí není ve světě ani v našich podmínkách novou
plodinou. Od nejstarších dob se pěstovalo pro získání pevného a trvanlivého vlákna a semene. Nejstarší známé tkané
vlákno bylo zřejmě konopné, neboť se začalo patrně vyrábět již v osmém tisíciletí př.n.l. Z archeologického výzkumu na našem území je doloženo, že konopí bylo používáno již Kelty v době laténské, která je počítána od 4 stol. př.
n. l. do přelomu letopočtu. Z archeologické vykopávky
Bedřicha Dubského z roku 1940 u Modlešovic blízko Rakovníka bylo zjištěno, že keltský zlatokop používal celé
otépky konopných lodyh i se semeny (konopné víchy)
k utěsnění dřevěných koryt sloužících k zachycování jemného zlatonosného písku.
Konopí se u nás dříve pěstovalo bez jakýchkoli omezení. V současné době se konopí (pokud se týká jeho pěstování) stalo plodinou, na kterou je zaměřena pozornost a to
pro svůj obsah omamných látek a možnosti jejich zneužití
pro výrobu drog. Pro průmyslové využití se používají odrůdy konopí setého, které mají velmi nízký obsah omamných látek.
Konopí se pěstovalo a využívalo ve světě bez omezení
až do třicátých let. Zákaz pěstování konopí poprvé prosadila průmyslová loby v USA, kdy v roce 1937 byl prosazen zákon, který změnil status konopí na plodinu zakázanou. Postupně potom zakazovaly pěstování konopí další
země. V současné době se začíná s novým pohledem na
konopí měnit legislativa ve prospěch konopí ve většině
zemí, kde bylo jeho pěstování dříve zakázáno. I když s určitými omezeními je možno nyní pěstovat konopí pro technické účely ve většině zemí EU. K tomu jsou povoleny
odrůdy, které splňují podmínku, že mají obsah THC (tetrahydrokanabinol) v jakékoli části rostliny pod 0,3 %.
U nás nebylo až donedávna pěstování konopí pro technické účely v žádném rozporu s naší legislativou. Do roku
16
1996 bylo povoleno (podle listiny povolených odrůd) pěstování konopí setého odrůd Rastislavické a Unico B, majících vyšší obsah THC než povolovaly normy EU, v libovolném rozsahu. Nynější situace se poněkud komplikuje
přijetím zákona č. 92/1996 Sb. o odrůdách, osivu a sadbě,
který stanoví požadavky na rozmnožovací materiál uváděný do oběhu. V současné době existuje zákon „o návykových látkách“, který řeší problematiku legální kontroly zemědělských plodin obsahujících omamně psychotropní látky. Cílem tohoto zákona je vytvořit takové podmínky, aby
se na jedné straně mohly pěstovat tyto plodiny pro tradiční potravinářské a průmyslové účely, na druhé straně aby
se zabránilo případnému zneužití těchto plodin.
V celosvětovém měřítku je současná produkce konopí
relativně bezvýznamná. Výměra celosvětové produkce
konopí dosahuje dnes cca 280 000 ha, z toho v Západní
Evropě 17 800 ha (především Francie). V Rusku se v roce
1994 pěstovalo celkem kolem 4 000 ha konopí na vlákno.
Ve Velké Británii se má v roce 1997 pěstovat 2 500 ha, v
Nizozemí 6 000 ha, v Německu 1 200 ha, Rakousku 670
ha. Konopí se dále pěstuje v Polsku, Maďarsku, bývalé
Jugoslávii, Ukrajině, Rumunsku. Roste také produkce průmyslového konopí v Austrálii a Kanadě. V USA je pěstování, bez ohledu na využití, přísně zakázáno.
V bývalém Československu bylo konopí pěstováno na
větších plochách než v současné době. Např. v roce 1921
bylo konopí pěstováno na ploše přes 12 000 ha. Jeho plocha se v následujících letech zmenšovala a v roce 1979 dosahovala 2 172 ha. Nyní se konopí v ČR pěstuje na ploše
několika málo set hektarů.
Biologická charakteristika¨
Konopí pochází původně ze Střední Asie. Konopí je rostlina značně náročná na vodu, půdu i agrotechniku, relativně odolná vůči chorobám a škůdcům. Konopí se dá pěstovat v oblastech s různou zeměpisnou šířkou, neboť je velmi přizpůsobivé. Na vytvoření jednotky sušiny potřebuje
až dvakrát tolik vody než obilniny.
Konopí je jednoletá dvoudomá nebo jednodomá rostlina
z čeledi konopovité (Cannabaceae). Samčí rostliny jsou
vyšší a štíhlejší, mají světlejší listy a šedozelený vrchol.
Dozrávají o 4-6 týdnů dříve než samičí rostliny. Samičí
rostliny bývají silnější, více olistěné a tmavší. Růst samčích rostlin do výšky je do tvorby puků rychlejší než samičích. V průběhu kvetení je samičí rostliny dostihnou a později je přerůstají. V normálním porostu je asi 53 % samčích a 47 % samičích rostlin. Jednodomé konopí má květy
s odděleným pohlavím, samčí seskupené do lat, samičí jako
hrozny ve vrcholové části rostliny.
Konopí má kůlovitý kořen sahající do hloubky 30-40
cm, na hlubokých půdách až do 2 metrů. Ve srovnání
s jinými rostlinami má konopí v poměru k nadzemní části
slabě vyvinutý kořenový systém, proto i z tohoto důvodu
je dosti náročné na vodu a živiny v půdě. Mohutnost kořenové soustavy závisí na typu půdy.
Stonek je přímý, dorůstá průměrně kolem 2 m výšky (ale
i 4 m). V prvních fázích růstu je měkký, dužnatý, později
odspodu dřevnatí, obsahuje 13,5-19,5 % vlákna. Stonek
konopí svou stavbou připomíná stonek lnu. Lýkové svazky u konopí nejsou uloženy v izolovaných skupinách jako
u lnu, ale téměř v nepřetržitém kruhu. Mimo to se současně s primárním kruhem lýkových svazků u konopí ve spodní části stonku tvoří i sekundární a někdy i terciální kruhy
lýkových svazků. Lýkové svazky druhotného kruhu jsou
kratší než u primárního, nejsou tak elastické a jsou menší.
Stonek konopí se v hustých porostech téměř nevětví,
v řídkých porostech vytváří větve, někdy již v dolní polovině stonku.
Listy jsou střídavé, dlanité tří až třináctičetné a krátkými stopkami. Plod je vejčitá jednosemenná nažka s HTS
od 8 do 26 g (v průměru 20 g). Semena brzy ztrácí klíčivost (třetím rokem o 30-40 %). Konopí je cizosprašné (větrosnubné).
Pro praktické využití lze konopí dělit na tři druhy:
1) indické (C. indica Lm.) - kde všechny zelené části rostliny obsahují hašiš
2) plané (C. ruderalis) - je jednoletý plevel
3) seté (C. sativa L.)-je nejrozšířenější druh konopí, kde
rozeznáváme tři formy:
a) severní: je nízké v průměru 0,6-0,8 m vysoké. Je rané,
dozrává za 60-70 dní. Dává malý výnos stonků i semen, která jsou drobná. U nás se nepěstuje.
b) jižní (typ vegetativní): 3-4 m vysoké. Dozrává za 130180 dní. Dává velký výnos vláken, malý výnos semen. Vlákna jsou dlouhá a jemná.
c) přechodného typu: je 170-250 cm vysoké. Má prostřední vlastnosti obou předchozích forem. Dozrává
za 90-120 dní. Dává dobrý výnos vláken i semen.
Uvádí se, že konopí vytvoří 2,5x vyšší produkci fytomasy za rok ze stejné plochy než les.
Konopí je na mráz je citlivější než len, mladé rostliny
však snášejí slabší mrazíky. Mladé rostlinky nepoškodí teplota ani -5 oC. Chladné počasí v prvních fázích vývoje
zpomaluje růst a nepříznivě působí na celý další vývoj
rostliny. V prvním období růstu a v době kvetení vyžaduje
konopí dosti vody, později je schopné odolávat přechodnému suchu.
Konopí je rostlinou krátkého dne, to znamená, že vývojové fáze probíhají rychleji v oblastech s krátkým dnem.
Konopí reaguje na zkrácení délky dne snížením délky rostlin.
Na půdu má značné nároky. Nejvhodnější jsou úrodné,
hluboké a zpracovatelné půdy hlinité a písčito-hlinité s nízkou spodní vodou, dobře vyhnojené a bohatě zásobené
humusem.
Konopí lze sít i na zúrodněných slatinách, rozoraných
loukách nebo vysušených rybnících. Nesnáší kyselé půdy
a nejlépe se mu daří na půdách neutrálních až slabě zásaditých. Nevhodné jsou půdy mělké, kamenité, písčité, ulehlé, jílovité, vysychavé. Konopí se dá pěstovat při nižších
17
zvláště N. Jsou to okopaniny, kukuřice, luskoviny, jetel,
vojtěška, jetelotravní směsky. Konopí se také běžně zařazuje mezi dvě obilniny. Snáší i pěstování po sobě. Je dobrou předplodinou i pro náročné zemědělské plodiny, protože zanechává půdu čistou a v dobrém stavu. Z hlediska
semenářského je minimální prostorová izolace u certifikovaného osiva u konopí minimálně 1000 m. Časová pauza od posledního pěstování téhož druhu na semeno je minimálně 5 let.
výnosech i na horších půdách v chladnějších oblastech. Na
lehkých půdách je vhodné pod konopí hnojit chlévským
hnojem. Konopí není vhodné pěstovat na nechráněných
místech, kde se vyskytují silné větry, které vysušují půdu i
samotné rostliny. Rostliny potom mají kratší stonky a drsné vlákno.
Konopí je náročné na vodu - na vytvoření jednotky sušiny potřebuje 1,5 až 2,0 krát více vody než pšenice nebo
oves. Celkové množství srážek by nemělo klesnou pod 500
mm.
Na živiny je konopí značně náročné, vyžaduje snadno
přístupné formy živin.
Agrotechnika
Hnojení
Konopí vyžaduje velké množství živin. Sklizní 10 t/ha
stonků a 0,9 t/ha semen se podle literatury odejme z 1 ha
asi 114 kg N, 86 kg P, 123 kg K a 245 kg Ca. Půda by měla
být dobře vyhnojena statkovými a průmyslovými hnojivy.
Čím je odrůda vzrůstnější, tím je náročnější na živiny. Při
hnojení chlévským hnojem nebo kejdou lze aplikovat dávku
30 t/ha i více. Dobře působí i zelené hnojení. Průmyslová P
a K hnojiva se mohou zčásti zapravit již při orbě do větší
hloubky, z části do menší hloubky před setím. Není-li dostatek Ca v půdě, zaorá se na podzim nebo již k předplodině vápenaté hnojivo, neboť konopí odnímá značné množství vápníku a pro dobré výnosy vyžaduje neutrální až zásaditou půdní reakci. Je možno dávat také ledek vápenatý
na list, dříve než rostliny dosáhnou výšky 10-15 cm. Důležité je i draselné hnojení, neboť má spolu s dusíkatým hnojením největší vliv na výnos stonků a jakost vláken. Draslo
je dobré dodávat v draselné soli nebo síranu hořečnatodraselném, který nepozměňuje půdní reakci a půda po
nich nekornatí. Konopí pěstované na vlákno nepotřebuje
tolik fosforu jako konopí pěstované na semeno. Při hnojení průmyslovými hnojivy se na středních půdách doporučuje dávka 80-100 kg/ha N (při přípravě půdy), dále celkem kolem 30 kg/ha P a100 kg/ha K.
Povolené odrůdy
U nás dříve povolené odrůdy Rastislavické (1958), Uniko B (1980) nesplňují přísné požadavky EU na pěstování,
co se týče obsahu THC a bylo proto restringovány. Nyní je
od roku 1999 u nás povolena odrůda JUSO 11 (vyšlechtěna v UAAS Glukhiv, Ukrajina) a odrůda BENIKO (vyšlechtěna v IKWN Poznaň, odrůdová stanice Wojciechow, Polsko).
Odrůda JUSO-11 je podle prospektu firmy AGRITEC
jednodomá rostlina. Délka rostliny 225-308 cm. Odrůda
má dobrou odolnost vůči plísni šedé (Botritis cinerea) a
fuzarioznímu vadnutí. Podle ústního sdělení má obsah THC
kolem 0,03 %, což je o řád níže než povolují normy EU.
Obvyklá HTS je 14,5 g.
Odrůda BENIKO je jednodomá odrůda. Délka rostliny
205-300 cm. Obvyklá HTS je 13,8 g. Také tato odrůda
obsahuje méně než 0,3 % omamných látek THC. Obě odrůdy poskytují obvyklý výnos 8,5-10,5 t/ha suché hmoty,
výnos semene 0,6-0,8 t/ha, obsah vlákna ve stonku je 2428 %, možný výnos celkového vlákna 2,1-3,0 t/ha. Výhradní
zastoupení na tyto odrůdy má AGRITEC s.r.o. Šumperk
Nové odrůdy povolené k pěstování v zemích EU mající
vyžadovaný obsah THC pod 0,3 %: Carmagola, CS, Delta
405, Epsilon 68, Fedora, Fedrina, Felina, Ferimon, Fibranova, Fibrimon 24, Fibrimon 56, Futura, Santhica 23 atd.
Nově povolené odrůdy v EU (asi od r. 1996) - Německá
Fasamo (raně zrající), Maďarská Kompolti (pozdě zrající,
vysoký výnos stonků). V listinách odrůd je ve východní a
západní Evropě zaneseno 44 průmyslových odrůd.
Na Novém Zelandu ověřují v pokusech následující odrůdy: ‚Anka‘, ‚Carmen‘, ‚Fasamo‘, ‚Felina‘, ‚Finola‘, ‚Futura 77‘, ‚Kompolti‘, ‚Uniko B‘, ‚USO 14‘, ‚USO 31‘,
‚Zola‘.
V Rusku jsou v severních oblastech převážně pěstovány
na vlákno odrůdy US-1, US-6, US-9, Glukhovskaya 1,
Glukhovskaya 10, v lesostepních zónách Uzhnaya, Cherkasskaya, v oblasti jižní ukrajiny a severního Kavkazu
Dneprovskaya 4, Uzhnaya, Krasnodarskaya, Krasnodarskaya 35.
U nás je možno pěstovat konopí na vlákno nebo na semeno. V poslední době se uvažuje s pěstováním na hmotu
pro energetické účely. Podle toho se řídí i způsob pěstování. Pro dosažení dobrých výnosů je jednou z podmínek důkladná příprava půdy. Význam pečlivé přípravy půdy přímo vyplývá z biologických a morfologických vlastností
rostliny. Je třeba zabezpečit velké požadavky konopí na
vodní, vzdušný a živinný režim a pamatovat na slabý počáteční rozvoj kořenové soustavy a citlivost na zaplevelení
v počátku růstu. Po předplodině by měla ihned následovat
podmítka. Je-li možnost dodáme chlévský hnůj, který zaořeme. Podzimní orba by se měla provést co nejdříve. Potom se půda nechá v hrubé brázdě. Na podzim ořeme do
hloubky 25-30 cm.
Jarní příprava je v podstatě stejná jako pro ostatní jarní
plodiny. Doporučuje se, jakmile to počasí dovolí půdu
smykovat nebo vláčet. Tato příprava urovná půdu a sníží
ztráty vláhy. Po smykování je třeba hlídat, aby se půda
příliš nezaplevelila. Podle potřeby lze ještě jednou kypřit a
současně zapravujeme do půdy průmyslová hnojiva. Při
Konopí je málo náročné na zařazení do osevního postupu. Nejvhodnější plodinou pro konopí jsou rostliny, které
zanechají půdu čistou, kyprou, dobře zásobenou živinami,
18
předseťovém zpracování půdy lze využít kombinátorů. Před
setím je vhodné zkypřit povrch půdy jen do hloubky setí.
Sejeme v druhé polovině dubna nebo začátkem května.
Konopí pěstované pouze na vlákno (nebo na hmotu) sejeme do řádků 20-25 cm širokých (Agitec Šumperk doporučuje sít i do užších řádků 12-15 cm), konopí pěstované
pouze na semeno se doporučuje sít do řádků 40-60 cm širokých. Hloubka setí 2-3 cm hluboko (v hluboké půdě i
hlouběji) s výsevkem: na vlákno 100 kg/ha, na vlákno i
semeno asi 80 kg/ha pouze na semeno 20-30 kg/ha semene. Po zasetí válíme, aby semeno brzy vzešlo. V širokých
řádcích je možno během vegetace plečkovat. Při pěstování
na semeno je třeba dbát na to, aby nebyly v okolí porosty s
jinými odrůdami (nežádoucí sprášení). Při pěstování na
semeno je možno plodinu pro zvýšení výnosu uměle opylovat (v době rozkvětu 1/3 samičích rostlin táhnou dva lidé
napnutý provaz, který je uvázán na tyčích ve výši vrcholů
rostlin po řádcích). Konopí roste zpočátku rychle, brzy je
silně olistěno a při hustějším výsevu potlačuje plevele.
Ošetření porostu
Konopí nepoléhá a je poměrně odolné proti chorobám a
škůdcům. Choroby na konopí mají podstatně menší význam
než u lnu. Není to však způsobeno odolností rostliny, ale
tím, že rostlina je velmi mohutná a listové choroby nejsou
vzhledem k velké listové ploše tak nebezpečné. Z listových
chorob je např. běžná septorióza konopí. U konopí mohou
být kritické jen takové choroby, které napadají stonky nebo
kořeny, jako např. plíseň šedá (Botrytis cinerea Pers.), rakovina nebo fusariosa (Giberella pulicaris (Fr.) Sacc.).
Parazitní choroby jsou způsobovány viry, bakteriemi a houbami. Nejnebezpečnější chorobou je asi bílá (sklerociová)
hniloba, jejíž původcem je hlízenka obecná (Sclerotinia
sclerotiorum (Lib.) Masse). Virózy jsou na konopí mnohem významnější než na lnu. Projevují se jak tvarovými,
tak barevnými odchylkami a jsou přenášeny mšicí konopnou.
Z fyziologických (neparazitních) chorob může trpět konopí zakrslým růstem z nedostatku živin nebo jen
z nedostatku dusíku. Nedostatek draslíku způsobuje tzv.
kaliovou mozaiku konopí, která je doprovázena prodloužením vegetační doby a oddálením doby kvetení.
Konopí může škodit dřepčík chmelový (Psylliodes attenuata Koch.), housenky můry gama (Autographa gamma
L.), mšice konopná (Phorodon cannabis Pass.) a zaviječ
kukuřičný (Ostrinia nubilalis Hübn.). Někdy porosty na
semeno při dozrávání navštěvuje ptactvo.
Při slabém výskytu plevelů není třeba používat chemické prostředky proti plevelům. Konopí roste po vzejití relativně rychle a dobře založený porost tak snižuje možnost
výskytu plevelů. Konopí je také známo svým alleopatickým působením na plevele, takže v hustém a vysokém porostu konopí nemají plevele většinou šanci růst. Při silnějším výskytu dvouděložných plevelů lze do konopí použít
Synfloran 48 EC nebo Treflan 48 EC aplikovaný před setím nebo Afalon 45 SC aplikovaný ihned po zasetí. Při aplikaci se doporučuje spodní hranice dávek těchto herbicidů.
Proti jednoděložných plevelům lze bez problému používat
doporučené herbicidy vhodné proti převažujícím plevelům.
Běžná metoda sklizně konopí na semena dříve byla posekat plodinu ručně a naskládat jí do snopků, aby semena
před vymlácením uzrála a uschla. V současné době přichází v úvahu sklizeň najednou kombajnem, kdy se rostliny
sekají v době, kdy semena ve spodní polovině květenství
samičích rostlin jsou v plné zralosti a v horní polovině v
mléčné zralosti. Semena nejprve uzrávají v nejnižších větvích a nejpozději na nejvyšších. Neměli bychom sklízet
později, neboť semeno při plně zralosti vypadává. Sklízení by se mělo provádět brzy ráno, nebo za vlhka, kdy semena tolik nevypadávají. Získané semeno čistíme a dosoušíme na vlhkost pod 9 %, aby se nezapařilo a neplesnivělo.
V SRN sklízejí semeno bez problémů kombajnem s vysoce nastaveným žacím stolem.
Konopí na produkci stonků (vlákna) je obecně sklízeno
v okamžiku, kdy jsou samčí rostliny v plném květu a zbavují se pylu, nebo po pylovém spadu a když začnou opadávat listy. Konopí se nedá sklízet, pro své houževnaté stonky, běžnými sklízecími mechanizmy. Většinou sklizňových
řezaček, hlavně bubnových se konopí sklízet nedá (namotávání vláken). Pro průmyslové využití vláken byly vyvinuty kombinované stroje, které oddělují semeno a stonky
spolu s listím vracejí na pole k doschnutí. Oddělené vlákno se potom lisuje do balíků. V Nizozemí se sklízí konopí
upravenou sklízecí řezačkou na kukuřici firmy KEMPER.
Původní řezačkou se pokosené konopí nedalo obracet ani
sklízet z důvodu příliš dlouhých stébel konopí (až 4 m).
Upravená řezačka konopí odřezává a zároveň ji pořezává
patentovým způsobem na délku 50-60 cm a odkládá ji na
strniště do řádku, který se po třech dnech po dobu 14 dní
obrací obracečem, který obrací najednou 3 řádky. V důsledku pomačkání stébla rychle zasychají na vlhkost 20 %.
Uschlé řádky se sbírají sběracím lisem na obří balíky. Nizozemská firma Hemp-Flax vyvinula celou soustavu strojů potřebných na sklizeň konopí za zhruba 500 000 DEM.
Tato souprava zahrnuje sklízeč, který řeže stonky na délku
60 cm (výkonnost 2 ha/hod.), sběrací zařízení, lis (využívající provazy z vláken rostlin) a nakladač balíků. S těmito
stroji lze sklízet ročně 300 až 500 ha.
V SRN se při sklizni na vlákno nejlépe osvědčil (Balkenmäher) s dvojitým nožem. V Rusku používají k mechanizavané sklizni sklízeč ŽK - 1.9, který konopí seká, váže
a shazuje je na zem. Snopy jsou mláceny mlátičkou na konopí MLK 4.5A. Konopí pouze na vlákno je sklízeno sekačkou ŽK - 1.9, která seká rostliny a rozprostírá je na poli
na rosení. Po rosení sběrací stroj PKB-1 sbírá stonky a váže
je. V Rusku používají na sklizeň konopí také kombajn
KKU-1.9.
Lze použít další stroje na sklizeň konopí. Obilní kombajn CASE IH (s odstředivými vytřásadly ) na sklizeň semene. Kombajn umožňuje vysoké nastavení sekací lišty,
což je výhodné pro bezproblémovou sklizeň konopného
semene. Pro sklizeň celého porostu konopí se dá použít
19
dvoububnová travní sekačka VICON 168 s úpravou pro
sklizeň konopí, žací řezačka Agro nesená na SPS 35 TORON (prototyp VÚZT Praha) nebo žací stroj SMU 2. Dané
stroje dobře oddělují vršek rostliny od její přízemní části
ale každý ji zpracovává jinak. Travní sekačka VICON ukládá do řádku celé rostliny, žací řezačka Agro pořezává rostliny na cca 52 cm dlouhé kousky a ukládá je také do řádku.
SMU 2 seče rostliny konopí v patrech s tím, že na předku
traktoru je výškově nastavitelná lišta s protiběžnými kosami a vzadu má traktor namontovanou obyčejnou travní lištu. Traktor lze osadit až čtyřmi lištami sekajícími v různých
patrech, což se jeví jako optimální pro jakoukoli délku stonku. Výhodou tohoto stroje je, že se nejedná o specielní jednoúčelový stroj, ale o snadno namontovatelné přídavné
prvky. Celé rostliny i rostliny pořezané na menší kousky
lze balíkovat pásovým lisem na kulaté balíky VICON.
Na zpracování konopí na vlákno byl odzkoušen drtič
vyrobený Strojními dílnami s.r.o. Jihočeských cihelen České
Budějovice. Drtič sloužit k předdrcení koudelové slámy,
kdy se vlákno odděluje od stonku. Předdrcené konopné
stonky se zpracovávaly bez závad dále na koudelovém
stroji v tírně Kácov.
Konopí se nesnadno zpracovává pro energetické využití
také po sklizni (rozdružování, řezání, peletizace).
Výnosy konopí uváděné pro naše podmínky: stonky 5,07,0 t/ha (až 13,0 t/ha) z toho 0,5-1,2 t/ha vláken a 1,5-4,0 t/
ha pazdeří, semeno: 0,8-1,4 t/ha. Průměrné výnosy dosažené v pokusech VÚRV na podzim (v době technické zralosti) v závislosti na stanovištích a podmínkách pěstování
uvádí tab. 12. Průměrný výnos sušiny fytomasy za sledované období byl 9.033 t/ha. Na hnojení dusíkem reagovalo
konopí příznivě. Dávka 60 kg/ha N zvyšovala v průměru
výnosy fytomasy o 15 %, dávka 120 kg/ha N o 25,3 %
v porovnání s nehnojenou variantou.
Tab. 12. Výnosy sušiny nadzemní fytomasy konopí (t/ha) na sledovaných stanovištích za
období 2001-2004.
Stanoviště/Ukazatel
N0
N1
N2
V1
V2
Lukavec
5,255
7,745
7,947
7,122
5,494
Ruzyně
9,937
10,148
11,428
9,480
11,479
Průměr
7,930
9,118
9,936
8,301
8,486
Průměr
7,071
10,505
9,033
Poznámka: Hnojení dusíkem v průmyslových hnojivech (kg/ha): N0=0, N1=60, N2=120
Počet vysetých klíčivých semen na metr čtvereční: V1=40, V2=80
Konopí určené na spalování lze sklízet také v pozdějších
termínech sklizně. Při sklizni konopí brzy na jaře získáme
fytomasu, která má v porovnání s podzimním termínem
sklizně nízký obsah vody (tab. 13) nižší obsah živin (tab.
14), což je výhodné pro samotný proces spalování a tvorbu
emisí. Přes zimní období dojde opadem a olomem ke ztrátám fyromasy, které u konopí v průměru představují 31 %
v porovnání s podzimním termínem sklizně.
Tab. 13. Výnosy čerstvé hmoty (č.h.), sušiny fytomasy (t/ha) a vlhkost při sklizni (%) konopí
v různých termínech sklizně (průměr let 1996 až 2001)
Plodina
Konopí
I odběr*
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
32,63
12,40
62,0
II odběr**
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
22,16
11,50
48,1
III odběr***
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
10,50
7,94
25,0
** odběr na podzim
Tab. 14. Obsah prvků v rostlinách konopí v různých termínech sklizně
Termín sklizně
V době kvetení
Podzim
Jaro
Průměr
N
1,58
0,66
0,41
0,88
P
0,21
0,06
0,05
0,11
K
Ca
1,59
1,02
0,58
0,85
0,30
0,68
0,82
0,85
20
Mg
0,16
0,09
0,06
0,10
Využití produktu
Vedle již zavedených možností využití se v současné době
uvažuje o konopí jako surovině pro přímé spalování. Uvažuje se o spalování celých rostlin, nebo spalování vedlejšího produktu z jiných výrob (hlavně pazdeří).
Z ekonomického a dalších hledisek je výhodnější využít
hlavního produktu (vláken) pro jiné účely než pro energetické.
Konopné semeno se využívá v potravinářském průmyslu při výrobě rybích konzerv, tuků, piva. Vyprodukované
semeno může sloužit jako osivo při reprodukci plodiny.
V chemickém průmyslu lze využívat produktů ze semene
při výrobě mýdla, barev, laků, oleje na mazání. Semeno
obsahuje kolem 35 % konopného oleje, který je vysychavý. Kvalitativní složení konopného oleje (průměrné hodnoty z let 1996-2001) je uvedeno v tab. 15.
Tab. 15. Kvalitativní složení konopného oleje
Obsah oleje
(%)
35
Procentický obsah jednotlivých mastných kyselin v oleji semene
Palmitová
Stearová
Olejová
Linolová
Linolenová
Eruková
6,6
2,6
14,9
56,7
19,2
-
V lékařství a kosmetice se využívají některé látky získané z konopí jako jsou např. fytin (chudokrevnost) a kyselina gama-linolenová apod. Konopná rostlina vytváří pryskyřici, která je vylučována především na samičích květenstvích a používá se také v lékařství. Čistá pryskyřice obsahuje čtyři hlavní komponenty označované jako THC. Tyto
látky jsou zodpovědné za psychoaktivní působení konopí.
Dále se v pryskyřici vyskytují éterické oleje, různé cukry,
flavonoidy, alkaloidy apod.
Semeno konopí se přidává do ptačího zobu. Semena jsou
výborným zdrojem bílkovin (jedlých, stravitelných). 65 %
bílkovin obsahu konopného semene je ve formě globulínu
edestinu. Vyjímečně vysoký obsah edestinu kombinovaný
s albuminem (další kompletní bílkovina obsažená v semenech) znamená, že konopné bílkoviny jsou k dispozici ve
formě, která byla objevena v lidské krevní plazmě-tekuté
části krve, která dodává tkáním živiny. V semenech je také
obsažen vzácný vitamín K. Jsou zde obsaženy další vitamíny, olej, kyseliny olejů a minerální látky. Vylisovaná
konopná semena, stejně jako sója, mohou být upravena k
chuti podobné jako má kuře, biftek nebo vepřové maso a
mohou být použita k výrobě tvarohu jako tofu a margarinu
levněji než ze sóji. Konopné semeno může být naklíčeno a
použito jako kterékoliv jiné klíčky na salát nebo vaření.
Konopná semena obsahují pouze nepatrné množství
THC. Mohou být namleta na potraviny, uvařena, potom
oslazena a kombinována s mlékem. Vzniknou tak výživné
vločky podobné ovesné kaši nebo krém. Semeny, bílkovinami nebo tuky (olejem) extrahovanými ze semen je možno krmit všechna domácí zvířata: kočky, psi, dobytek, drůbež. Semena je možno používat do ptačího zobu. Ze spektra semen v ptačím zobu ptáci přednostně vyzobají nejdříve konopná semena. Uvádí se, že s konopnými semeny v
potravě žijí ptáci o 10-20 % déle.
Stonky (vlákna) se dají využít v textilním průmyslu
(svrchní oblečení, teplé povlečení, jemné ručníky, plínky,
čalounický materiál, tapety, koberce, látková obuv, tašky
apod.), pro výrobu celulózy (výroba chemikálií, umělých
hmot, vláken, papír).
Konopná vlákna lze využit pro výrobu lan, provazů, po-
pruhů, nití. Z konopných vláken lze dále vyrábět plachty,
plátno, nábytkové látky, tepelné izolace, geotextilie využívané v zemním a vodním stavebnictví.
Vědci se domnívají, že konopný papír se začal vyrábět
poprvé v Číně v prvním století n.l. Konopný vlákenný nebo
hadrový papír může být narušen, když je mokrý, ale vrátí
se do svého pevného stavu, jakmile uschne. Hadrový konopný papír je pevný, po staletí odolává extrémním podmínkám a téměř nikdy se neopotřebuje. Konopný papír byl
také 50 až 100x trvanlivější a výroba byla 100x levnější a
jednodušší než různé preparáty papyru. Jeden akr konopí
vyprodukuje tolik buničiny jako 4,1 akrů stromů. Abychom
vyrobili buničinový papír, musí být narušen veškerý lignin. Konopná buničina obsahuje 4 % ligninu, zatímco stromy 18-30 %. Takto konopí poskytuje čtyřikrát více buničiny. Buničinový papír vyrobený z hader nebo 60-100% konopného pazdeří je pevnější a pružnější než papír vyrobený z dřevní buničiny.
Konopí je praktický, levný stavební materiál se skvělými tepelnými a zvukově izolačními vlastnostmi. Působením tepla a tlaku na rostlinné vlákno je možné vyrábět
ohnivzdorné pevné stavební panely nahrazující suché zdi
a překližku. Plastové vodovodní potrubí (PVC, PE) může
být nahrazeno a vyráběno z obnovitelné konopné buničiny.
Konopné stonky lze spalovat (spalné teplo sušiny stonků
je 18,06 GJ/t, semene: 24,62 GJ/t ).
Pazdeří může sloužit jako podestýlka, těsnící materiál,
lze jej také spalovat. Pazdeří, které obsahuje 77 % buničiny, je výborným zdrojem pro výrobu papíru. Z pazdeří,
které zbude ze stonků po odstranění vlákna, je možné vyrábět více než 25 000 produktů od dynamitu po celofán.
Plevy obsahují kys. kanabidiovou, která má silný baktericidní účinek a může sloužit jako antibiotikum.
Pokrutiny lze využívat jako krmivo pro zvířata.
Konopí je možný zdroj rostlinné buničiny pro výrobu
benzínu, dřevěného uhlí, methanolu, plynu. V roce 1938
(Popular Mechanics, únor 1938) se uvádí, že z konopného
vlákna lze vyrábět více než 5000 textilních produktů od
lana po jemné krajky.
21
Ekonomika
Pro konopí byly v rámci projektu „Informační a expertní
systém pro řízení technologických postupů a mechanizace
v zemědělském podniku“ Ing. Kombercem vypracovány
přibližné náklady na pěstování. Fixní náklady kolísají podle
výrobních oblastí od 2810 do 3380 Kč/ha. Průměrné přímé náklady (započteno hnojení, osivo, sklizeň, sběr a odvoz) představují 12 357 Kč. Celkové náklady celkem na
pěstování konopí v současné době vychází v průměru na
15 452 Kč/ha. Normativy zemědělských výrobních technologií (2003) uvádějí pro pěstování konopí na vlákno celkové technologické náklady (variabilní + fixní náklady)
podle náročnosti od cca 16 000 do 18 250 Kč/ha. Náklady
na pěstování konopí určeného pouze na spalování mohou
být nižší.
mák je jejich pěstování do jisté míry regulováno zákonem.
V současné době existuje od 1.1.1999 nový zákon č. 167/
98 „O návykových látkách“, který upravuje pěstování máku
a konopí. § 24a zákona zakazuje pěstovat druhy a odrůdy
konopí (rod Cannabis), které mohou obsahovat více než
0,3 % látek ze skupiny THC (tetrahydrokanabinolů). § 29
nařizuje ohlašovací povinnost osob pěstujících mák nebo
konopí. Osoby pěstující mák nebo konopí na celkové ploše větší než 100 m2 jsou povinny předat místně příslušnému územnímu odboru MZe: a) do konce prosince rozlohu
pozemků, na nichž byl pěstován mák nebo konopí, b) do
konce května odhad rozlohy pozemků, na nichž bude pěstován mák nebo konopí. § 37(1) ukládá pokutu do výše 1
mil. Kč, pokud fyzická nebo právnická osoba uvede nepravdivé nebo neúplné údaje při plnění ohlašovací povinnosti.
Legislativa
U některých problémových plodin jako je konopí nebo
Obr. 11 Konopí stav porostu v říjnu
Obr. 12 Konopí stav porostu začátkem března
následného roku
22
2.2 Vytrvalé rostliny
Ozdobnice (Miscanthus)
Obr. 13 Ozdobnice – porost na jaře
začátkem května při
opětovném vzcházení
Obr. 14 Ozdobnice čínská –
porost na podzim
Ozdobnice je rostlina, se kterou se v současné době uvažuje jako s alternativním zdrojem obnovitelné energie a
surovinou pro průmyslové využití. Dosud byla pěstována
a využívána jako ozdobná rostlina. V uplynulém dvacetiletí byly zahájeny pokusy s jejím plošným pěstováním. Za
příznivých pěstitelských podmínek může poskytovat přes
30 tun sušiny nadzemní fytomasy z hektaru. Pěstování ozdobnice je v současné době omezováno jejími dvěma nevýhodami, které se současný výzkum snaží odstranit. První nevýhodou je, že porost ozdobnice v prvém roce po založení může za nepříznivých podmínek přes zimní období
vymrznout. V dalších letech, kdy jsou sazenice již dobře
zakořeněny, k vymrzání běžně nedochází. Další nevýhodou je zatím drahá sadba.
V současné době je v Evropě vysázeno asi 500 ha ozdobnice, z toho asi 80 % této výměry se nalézá v Německu
a Nizozemí. Polní pokusy s touto rostlinou jsou prováděny
skoro ve všech zemích EU.
Ozdobnice se jeví jako perspektivní rostlina pro energetické využití zvláště v teplejších oblastech. Při jejím pěstování je možno využívat mnoha výhod, jako je dosahování každoročních vysokých výnosů sušiny fytomasy, vysoce efektivní využívání vody při tvorbě fytomasy, vysoce
efektivní využívání dusíku, sklizeň běžně používanými
sklizňovými mechanizmy apod.
Ozdobnici lze obecně charakterizovat jako vytrvalou
trávu vysokého vzrůstu, dosahující za příznivých podmínek vysokých výnosů sušiny, která dobře využívá sluneční energii, vodu, živiny, jež je značně odolná proti choro-
Obr. 15 Ozdobnice – stav porostu
začátkem března
bám a škůdcům. Porosty ozdobnice v různých fázích vývoje uvádíme na obr. 13 až 15.
Rod Miscanthus je přirozeně rozšířen převážně
v tropických a mírných oblastech. Zahrnuje celkem 33 taxonů. Původní domovinou ozdobnice je východní Asie (jižní Kurily, východní část Ruska, Čína-Madžursko, Tajwan,
Korea, Thajsko, Polynesie). Do Evropy byla poprvé z její
domoviny (kde se v určitém rozsahu používala jako krmná
plodina, nebo na výsadby při protierozní ochraně) v roce
1935 přivezena do Dánska. Přivezený klon se vyznačoval
mimořádnou vzrůstností a byl proto označován jako Miscanthus sinensis „Gigantheus“. Z tohoto původního klonu
pochází většina druhů soudobé výsadby používané v Evropě.
Botanicky se ozdobnice (Miscanthus) řadí do třídy jednoděložné (Monoxyledonae), čeleď lipnicovité (Poaceae),
tribus vousatkovité (Andropogoneae). Ozdobnice je vytrvalá rostlina typu C4. Latu má širokou, okolíkatě patrovitou, větévky odvislé. Oddenek je dřevnatý. Počet chromozomů: 2n = 38. Kořenový systém ozdobnice narůstá
v prvém roce až do září, kdy dosahuje více než 1,2 km/m3.
V druhém roce byly zjištěny hodnoty od 2,4 do 4,5 km/m3.
I když kořeny ozdobnice rostou hlouběji než do 1 metru,
maximální hustota kořenů byla zjištěna v orniční vrstvě.
Také největší část rhizomů (oddenků) je v hloubce do 15
cm. Prvním rokem vytváří ozdobnice více hmoty v půdě
než nad jejím povrchem.
Ozdobnici se nejlépe daří na lehčích strukturních půdách,
spíše v teplejších oblastech s vyšším množstvím srážek.
23
Doporučují se humózní písčité půdy s vysokou hladinou
podzemní vody (ne více než 60 cm), s malým nebo žádným zaplevelením vytrvalými plevely (např. pýr, šťovíky). Nároky na půdu nejsou tak vyhraněné. U ozdobnice
jsou kladeny vyšší nároky na klimatické podmínky. Předpokladem vysokých výnosů fytomasy jsou, kromě vysokého množství srážek, vyšší teploty v průběhu vegetační doby,
tj. od konce května do konce září. Přesto je ozdobnice,
podle literatury méně náročná na teplotu než např. čirok.
pH půdy je optimální v rozmezí 5,5 až 6,5. Při pH nad 7,0
byly pozorovány výnosové deprese. Plodina dobře hospodaří s vodou, neboť její koeficient transpirace je kolem
250 litrů na kg sušiny. Přesto pro dosažení 40 tun sušiny
ozdobnice z hektaru je teoreticky potřeba
1 000 mm srážek.
se doporučuje hnojit prvním rokem do poloviny června
jednorázově do 50 kg/ha N kvůli vymrzání. V dalších letech se velikost dávky má přizpůsobit zásobám živin v
půdě a dosahovaným výnosům. Druhým rokem je třeba při
hnojení vycházet ze zásobenosti půd. V průměru se doporučuje hnojit druhým rokem a další léta 70 kg/ha K, 40 kg/
ha P a 50 - 100 kg/ha N, nejlépe na jaře a dusík od jara do
poloviny července. Doporučuje se podle zásobenosti půd
hnojit i mikroelementy Cu, Zn, B, Mn. V Rakousku bylo s
úspěchem použito i hnojení kejdou skotu v dávce 30 m3/
ha.
Ozdobnice reaguje příznivě na závlahu zvláště na lehčích písčitých půdách. Zavlažované porosty ozdobnice dosahují v jižní Evropě na podzim výnosů více než 30 t/ha
sušiny, zatímco nezavlažované porosty pouze 10 až 25 t/ha
sušiny.
Povolené odrůdy
Co se týče odrůd není v současné době uvedena
v seznamu odrůd zapsaných ve Státní odrůdové knize
k 1.10.2004 žádná odrůda nebo forma. V zahraničí je vyšlechtěno velké množství forem, které mají různou výšku,
habitus, postavení listů na stéble, barevnost, výnosový potenciál apod. Jako nejvýnosnější jsou ze zahraničí nabízeny výkonné formy jako „Gigantheus“, „Goliath“, „Silberfeder“, „Sirene“ nebo nově vyšlechtěné klony „Desert“,
„Spat“, „Hornum“ a „Resistent 01“, které vykazují vysokou životaschopnost, dobrý zdravotní stav apod. Tyto evropské formy však mají nevýhodu, že jsou sterilní a není
možno získat semena. Množí se buď rhizomy dlouhými
minimálně 3-4 cm, lépe kolem 10 cm dlouhými nebo meristematickými kulturami (pěstování in vitro), které se dopěstovávají na sazenice.
Pokud jde o šlechtění, byly všechny současné formy ozdobnice šlechtěny pro okrasné účely. Pro odstranění některých nevhodných vlastností ozdobnice, které nejsou
vhodné pro velkovýrobní pěstování, byly pro šlechtění
nových odrůd v zemích EU vytyčeny tyto nejdůležitější
šlechtitelské cíle:
- šlechtění odrůd se zvýšenou odolností proti chladu a odolností vůči vyzimování
- šlechtění odrůd se zvýšenou snášenlivostí vůči letnímu
suchu
- selekce na odolnost vůči chorobám a škůdcům
- rozšíření genetické variability
- selekce na typy low-input (nenáročných na vstupy)
Příprava půdy a sázení
Pro ozdobnici je nejlépe vybrat pokud možno nezaplevelený pozemek s výše uvedenými parametry a vhodné
předplodině. Na podzim je nutno provést podmítku s rozmělněním posklizňových zbytků a hlubokou orbu. Před sázením na jaře následuje příprava seťového lůžka s prokypřením půdy do hloubky 10 cm (pro mechanické vysazování), mechanické a chemické hubení plevelů. Do půdy se
sází buď rostliny vypěstované in vitro, nejlépe takové, které přečkaly již jednu zimu, nebo rhizomy (kořenově oddenky) dlouhé minimálně 3-4 cm, lépe kolem 10 cm (rostliny se lépe ujímají) nebo odkopky.
Ozdobnice je v prvém roce výsadby náchylná k vymrzání, proto se někdy doporučuje založený porost přikrýt na
prvou zimu např. slámou ve vrstvě 100-150 mm, což odpovídá množství slámy cca 3 t/ha. Podstatně levnější a snáze
proveditelný je výsev např. hořčice bílé (nebo jiné vhodné
přes zimu vymrzající plodiny) do meziřádků koncem července nebo začátkem srpna v roce výsadby, který je stejně
účinný jako přikrytí slámou. Porost hořčice potom přes zimu
vymrzne a vytvoří ochranný mulč.
Ozdobnice se sází v době, kdy je teplota půdy vyšší než
10 oC, tj. od poloviny května do poloviny července, a
to od 10 000 ks/ha do 20 000 ks/ha. Při výsadbě rostlin
vypěstovaných in vitro se doporučuje kořenové baly sazenic navlhčit a vysazený porost, pokud je možnost, zavlažovat. Velkoplošně je možno sázet modifikovanými sazeči na cibuli, nebo stroji na výsadbu lesních stromků.
Porosty zakládané z rhizomů je třeba sázet dříve, než rhizomy začnou pučet, aby se mladé výhonky při manipulaci
neolámaly. V našich klimatických podmínkách by měly být
rhizomy vyorány, roztříděny a vysázeny na pole nejpozději do poloviny dubna. Podobně jako u topinamburu se doporučuje také u ozdobnice jarní vyorání rhizomů, neboť je
z mnoha stránek výhodnější. Přes zimní období dojde
k narušení komlexního balu kořenů, rhizomů a půdy mrazem. V této době jsou baly méně zhutněné a proto je při
použití velkovýrobní technologie práce bramborových sklízečů spolehlivější. Rhizomy také bez delšího uskladnění
tolik nevysychají. Rhizomy pro výsadbu lze velkovýrobně
Sazenice nebo rhizomy je nejlépe sázet po dobrých předplodinách. Ozdobnici je možno pěstovat po okopaninách
- cukrovka, brambory, dále luskovinách, obilninách. V SRN
se doporučuje sázet po tritikale, řepce, čiroku, kukuřici.
Porost ozdobnice by měl být založen minimálně na 10 až
20let.
Agrotechnika
Výživa a hnojení
Na dobře zásobených půdách se obejde ozdobnice prvým rokem bez hnojení. Na půdách s menší zásobou živin
24
sklízet rotačním kultivátorem a následným sběrem rhizomů upravenými sklízeči na brambory. Ozdobnici určenou
pro množení z rhizomů je třeba ale vysazovat do lehčích
písčitých půd, protože vytřásače sklízeče na brambory
nejsou na těžkých půdách schopny oddělit rhizomy od hlíny.
Druhým rokem je možno dosazovat v místech, kde se
sazenice neujaly nebo vyzimovaly, buď novými sazenicemi nebo oddenky z vlastních zdrojů. Druhým rokem se používá plečkování pouze při pozdním termínu sázení v předešlém roce nebo při silném výskytu plevelů. Pokud je k
dispozici závlaha, doporučují se v průběhu vegetace 2 až
3 dávky po 30 mm.
Ošetření porostu
Porosty ozdobnice nejsou v současné době výrazněji
napadány chorobami nebo škůdci, proto není třeba používat chemické ochrany. Prvý rok po vysazení, než se porost zapojí, je možno používat mechanické hubení plevelů
(např. prutové brány) nebo aplikovat herbicidy. Druhým
rokem nebo spíše třetím rokem není většinou již třeba používat prostředky na ochranu rostlin, protože opadávající
listová hmota vytváří vrstvu mulče, která potlačuje růst
plevelů. Kromě toho dochází k neustálému rozšiřování
oddenků částí, ze kterých ozdobnice každoročně vyrůstá.
Chemické ochranné prostředky proti plevelům lze použít. V Holandsku se v „Registru a metodice chemických
přípravků“ doporučuje proti dvouděložným plevelům do
ozdobnice přípravek Lanacil v dávce 0,5 až 1 kg/ha. Herbicid působí značně dlouhou dobu na široké spektrum dvouděložných plevelů (zvláště širokolistých). Aplikuje se v
raných fázích vývoje plevelů.
Pokud jde o použití herbicidů, potom byl v Německu s
úspěchem použit na podzim před jarní výsadbou postřik
Roundupem. Proti dvouděložným plevelům doporučují
v Německu herbicidy, které se používají do kukuřice.
K odstranění lipnice roční a pýru se nabízí Cato, které však
v roce výsadby může způsobovat růstové deprese. Dobře
byl v roce výsadby snášen Tolkan Fox. Dále se dobře osvědčily Capsolane, Tribunil + Centrol B a Concert. Roundup
lze také použít v druhém roce v březnu před vzejitím ozdobnice. Z polních pokusů s ozdobnicí v Bavorsku vyplývá potřeba používání herbicidů v prvních dvou letech pěstování ozdobnice. Vhodné byly Roundup (glyphosate) aplikovaný předseťově před objevením se výhonků brzy na
jaře, EPTC zapravený předseťově a většina všech herbicidů používaných v obilninách.
Podle zahraniční literatury i z našich zkušeností nejsou
porosty ozdobnice silněji napadány chorobami nebo škůdci. Při virovém napadení probíhá vývoj rostlin velmi opožděně a velmi nevyrovnaně. V Evropě bylo v některých oblastech zjištěno napadení stonků rodem Rhisoctonia sp. a
dále hniloba kořenů způsobená houbou Pythium sp. Při
velké půdní vlhkosti a trvajícím zamokření se vyskytuje
napadení houbami ze skupiny Basidiomycet V našich polních pokusech jsme za celou dobu pěstování nezjistili silnější výskyt chorob ani škůdců.
Sklizeň je možno provádět pojízdnými samochodnými
řezačkami, s kterými se sklízí kukuřice, převážně od listopadu do března. Ze sklizené slámy je možno lisovat pelety, které mají měrnou sypnou hmotnost cca 500 kg/m3. Na
peletizaci se vynakládá méně než 5% energetického obsahu ozdobnice a navíc s peletami je možno lehce manipulovat. Při peletizaci je možno počítat zhruba s 40 m3 skladovacího prostoru při sklizni z jednoho hektaru, což je daleko méně v porovnání např. s volně loženou nařezanou slámou, která má nízkou objemovou hmotnost (kolem 80 kg/
m3) a potřebu skladovací plochy kolem 250 m3 na 1 ha. K
transportu takového objemu je třeba přibližně 18 velkoplošných sklápěčů. Sklizenou slámu je dále možno lisovat
do balíků, nebo pro stavební účely sklízet celou (stavební
materiál).
Různými technologiemi sklizně ozdobnice se zabývali
např. v Holandsku nebo v Dánsku. Dánové pro sklizeň ozdobnice doporučují následující sklizňové mechanizmy:
a) Přesný adapter na sklizeň kukuřice nezávislý na rozteči
řádků. Výhodou této sklizně je, že sklizeň může být
prováděna bez přerušení a že se můžeme vyhnout sběru vlhkých zlomků (fragmentů) listů roztroušených na
zemi.
b ) Sklízecí sekačka a lis na obří balíky. Výhodou této technologie je, že je vysoce výkonná a že následné nakládání, transport a skladování může být uskutečněno
úsporně.
c) Lis na velké balíky spojený se sekačkou. Výhodou této
technologie je, že celý proces sklizně může být proveden jediným strojem s relativně malým odpadem a že
sklízená ozdobnice může být nakládána racionálně.
V Německu, kromě jiného, doporučují sklízet ozdobnici samochodnými sekačkami Claas. Posekaný materiál se
lisuje svinovacími lisy Heston a balíky se nakládají k odvozu na velkoobjemové přívěsy. Balíky se vozí do skladu,
kde se skladují tak, že se nechávají mezery mezi jednotlivými balíky, aby mohly lépe větrat (vysychat).
Ze sklizené fytomasy je možno lisovat pelety. Ozdobnice se v prvním roce (rok výsadby) nesklízí, v druhém roce
dává do 10 t/ha sušiny, ve třetím roce a dalších 15-25 t/ha
sušiny, při intenzivním hospodaření i více než 30 t/ha sušiny. Převažuje sklizeň po zimě (únor, březen), neboť odpadnou problémy s dosoušením. V této době má sklízená
fytomasa podle zahraničních údajů vlhkost kolem 22 až 38
%. Podle našich sledování měla ozdobnice třetím rokem
po výsadbě sklízená koncem února v průměru vlhkost 24
% (tab. 17). Pro spalování a hlavně pro případné skladování by měl být obsah vody menší než 25 %. Ztráty fytomasy
ozdobnice přes zimní období představovaly v pokusech
VÚRV v průměru 24,5 % (tab. 17). Podle zahraničních
údajů je třeba při sklizni po zimě počítat se ztrátami sušiny
až 30 % (částečný opad listů a jiné ztráty). Je otázkou zda
z ekonomického hlediska případné dosoušení na podzim
může vyvážit ztrátu fytomasy. Podle našich zkušeností a
výpočtů je lepší sklízet ozdobnici na jaře. Přitom by se nemělo pouštět ze zřetele, že opad má i příznivé funkce. Na-
25
příklad působí jako mulč, který chrání půdu před erozí,
zabraňuje na jaře růstu plevelů a v neposlední řadě dochází
k vyluhování části živin z opadu. Oproti např. čirokům má
ozdobnice výhodu, že přes zimu běžně nedochází k poléhání porostu, které by ztěžovalo sklizeň. Nadzemní sklízená fytomasa ozdobnice je tvořena asi ze 2/3 stonky a 1/3
listy. Obsah popele je udáván 2 až 3 % (pro slámu obilnin
4 %). V popelu tříleté ozdobnice bylo zjištěno 10-30 %
K2O, 2-4 % P2O5, 1-4 % MgO a 3-7 % CaO.
V prvních letech po výsadbě ovlivňuje výnosy fytomasy
také kvalita sazenic. Sazenice, které byly předpěstovány a
ponechány přes zimní období ve skleníku, jsou mohutné a
zajišťují vyšší výnosy fytomasy v následujících letech po
výsadbě. V evropské síti zkoušek jsou s ozdobnicí běžně
dosahovány výnosy 30 t/ha sušiny fytomasy. V našich polních pokusech, kdy jsme obdrželi velice slabou sadbu, kterou jsme dále nedopěstovávali, ale hned po obdržení
v polovině května vysadili na pole, jsme např. na stanovišti v Ruzyni v roce výsadby dosáhli při podzimním termínu
sklizně v průměru 0,54 t/ha, ve druhém roce 5,04 t/ha a
třetím roce 10,59 t/ha výnosu sušiny. V následujících letech
1997 – 2001 bylo v Ruzyni dosaženo průměrných výnosů
sušiny sklizené nadzemní fytomasy 20,4 t/ha, v Troubsku
19,9 t/ha. Obdobné výnosy fytomasy byly zaznamenány
v Ruzyni a Troubsku i v následujících letech (tab. 16).
Chladné stanoviště v Lukavci nevytváří vhodné podmínky pro tvorbu výnosů (zvláště v počátečních letech po založení porostu) teplomilnější ozdobnice.
Průměrné výnosy v prvém roce byly v několika Evropských zemích kolem 2 t/ha sušiny. Výnosy dále rostly a
v druhém roce byly 9 a ve třetím roce 18 t/ha sušiny. Největší dosažené výnosy ve třetím roce byly ve Švédsku 24,7,
Dánsku 18,2, Anglii 18,7 a Německu 29,1 t/ha sušiny. Nejvýnosnější genotypy ozdobnice pěstované v Dánsku a
Švédsku patřily mezi nejméně výnosné v Portugalsku a Německu, což poukazuje na silné interakce mezi genotypy a
prostředím.
Vliv hnojení dusíkem na výnosy ozdobnice v našich
pokusech je uvedeno v tab. 16. Z výsledků je patrné, že
hnojení dusíkem mělo příznivý vliv na zvyšování výnosů
fytomasy. Zahraniční prameny udávají, že při vyšších dávkách N (nad 100 kg/ha) již nedochází k podstatnému nárůstu fytomasy.
Tab. 16. Vliv hnojení N na výnosy sušiny nadzemní fytomasy ozdobnice sklízené na podzim na
vybraných stanovištích (průměr let 2001-2004)
Stanoviště/Ukazatel
Lukavec
Ruzyně
Troubsko
Průměr
N0
11,224
22,560
21,772
18,519
N1
11,718
30,128
22,998
21,615
N2
15,697
31,118
23,119
23,311
Průměr
13,046
27,935
22,511
21,164
Poznámka: hnojení dusíkem v průmyslových hnojivech (kg/ha): N1=0, N2=50, N3=100
Byla také sledována vhodnost sklizené fytomasy pro spalování, skladování a následné zpracování (briketizaci, peletizaci). Jedním z cílů bylo sledování vlivu termínu sklizně
na výnosy, obsah vody a obsah prvků ve fytomase. Podobně jako u většiny sledovaných plodin, také u ozdobnice
s oddálením termínu sklizně se snižoval výnos fytomasy
(tab. 17) sklizně klesal obsah vody (tab. 17) a prvků ve
fytomase (tab. 18).
Fytomasa ozdobnice není ani koncem listopadu vhodná
pro okamžité spalování nebo uskladnění, což je hlavně zapříčiněno vysokým obsahem vody. Při podzimních termínech sklizně je třeba sklizenou fytomasu dosoušet, neboť
má v průměru kolem 50 % vody (tab. 17). Jarní termín je
vhodnější. Snížení výnosů fytomasy v porovnání
s podzimním termínem sklizně je vyváženo zvýšenou kvalitou paliva (z hlediska technického a tvorby emisí). Odpadne také dosoušení, které je ekonomicky relativně nákladné.
Na jaře byla zjištěna relativně vysoká průměrná vlhkost
24,0 %. Tato vlhkost byla stanovena koncem února. Budeme-li sklízet porost těsně před objevením se nových prýtů
a v době, kdy před sklizní bude slunečné počasí bez deště,
potom vlhkost sklizené fytomasy klesá pod 20 %.
Tab. 17. Výnosy čerstvé hmoty (č.h.), sušiny fytomasy (t/ha) a vlhkost při sklizni (%) ozdobnice
v různých termínech sklizně (průměr let 1996 až 2001).
Plodina
I odběr*
II odběr**
III odběr***
Výnos
Výnos
Výnos
Vlhkost
Vlhkost
Vlhkost
č.h.
Sušina
č.h.
Sušina
č.h.
Sušina
Ozdobnice
44,44
16,00
64,0
31,00 15,50
50,0
15,25 11,70
24,0
** odběr na podzim
26
Tab. 18. Obsah prvků v rostlinách ozdobnice v různých termínech sklizně
Termín
sklizně
Podzim
Jaro
Průměr
N
0,876
0,829
0,853
P
K
Ca
0,086
0,631
0,358
0,079
0,292
0,228
0,083
0,462
0,293
Obsah dusíku a dalších prvků v rostlinách ozdobnice klesal se stářím rostliny a termínem sklizně (tab. 18), což je
také výhodné pro samotný proces spalování a tvorbu emisí.
Přezimování slabých sazenic ozdobnice v prvém roce
bylo na teplejších stanovištích v Troubsku a Ruzyni relativně dobré. Přes první zimní období 1994/95 jsme zjistili
v Ruzyni i Troubsku ztráty 13 % vysazených sazenic. Zjištěných 13 % ztrát přes zimní období v Ruzyni a Troubsku
většinou nešlo na vrub úhynu přes zimu, ale většina sazenic zahynula již po výsadbě (8 %), kdy se velmi slabé sazenice i přes značnou péči v polních podmínkách neujaly.
V Lukavci (600 m n.m.) uhynulo 50 % z vysazených sazenic. Pouze na jediném stanovišti v Chomutově většina sazenic vysazených ve stejném roce nepřežila do druhého
roku po výsadbě. Důvody úhynu se nám nepodařilo doposud uspokojivě vysvětlit. V roce 2003 byl na jaře založen
v Ruzyni nový porost ozdobnice z rhizomů. Délka rhizomů byla 5-10 cm. Porost dobře vzešel a přes první zimní
období jsme nezaznamenaly žádný úhyn rostlin.
Likvidace porostu
Při konečné likvidaci porostu ozdobnice je možno použít několika metod. Jednou je chemická likvidace nově rašících výhonků (Roundup), která se provádí na jaře. Při
případném znovuobražení následná druhá aplikace přípravku vede k celkovému úhyn rostliny. Další možnost je
vyoráním rhizomů (rotačním kultivátorem) na povrch půdy
na podzim, kde rhizomy přes zimní období zmrznou. Přežívající rostliny je možné na jaře likvidovat Roundupem.
V Koreji používají proti ozdobnici rostoucí jako plevel
Tetrapion (2,2,3,3, tetrafluoropropionát sodný).
Ekonomika
U pěstování ozdobnice představuje největší nákladovou
položku sadba. Při počtu sazenic vypěstovaných z tkáňových kultur 10 000 ks/ha musíme počítat s náklady nejméně kolem 120 000 Kč/ha. Levněji vyjdou porosty ozdobnice mechanicky založené z rhizomů. Dánové uvádějí, že
mechanicky založené porosty z rhizomů vyjdou 5x levněji, než porosty založené z tkáňových kultur. Pokud by byla
k dispozici sadba z vlastních rhizomů, založení porostu by
vyšlo ještě levněji.
Podle našich modelových výpočtů vycházejí přímé roční náklady za 10-ti leté období pěstování na cca 19 430
Kč/ha, za 20-ti leté období 13 590 Kč/ha. Při průměrném
ročním výnosu 15 t/ha sušiny a započtení fixních nákladů ve výši 3 500 Kč/ha celkové náklady v přepočtu pro
Mg
0,103
0,086
0,095
podzimní termín sklizně představují 1 545 Kč/t ,resp. 1
147 Kč/t sušiny. Při podzimním termínu sklizně je třeba
ještě započítat náklady na dosoušení, které zde nejsou zahrnuty. Při jarním termínu sklizně v důsledku ztrát fytomasy přes zimu vzrostou celkové náklady na 1 980 Kč/t resp.
1 470 Kč/t sušiny.
Ozdobnice patří také mezi vybrané plodiny pěstované k
energetickému využití, na něž je možné získat statní příspěvek na podporu pěstování energetických bylin, která pro
rok 2005 činí 2 000 Kč/ha orné půdy. Při poskytnutí a započtení dotací se uvedené náklady na pěstování sníží.
Využití plodiny
S ozdobnicí se ve většině projektů ze západní Evropy
počítá hlavně pro energetické účely na výrobu tepla (přímé
spalování nebo pyrolýza). Spalné teplo celých rostlin je
kolem 19,0 GJ/t sušiny. Spalování balíků ozdobnice v kotli
se ukazuje jako rovnoměrnější (stabilnější) a čistší než
spalování pšeničné slámy pravděpodobně proto, že i přes
větší hustotu jsou balíky pórovitější, což dává větší možnost průchodu vzduchu mezi silnými stébly při spalování.
Obsah popela je u ozdobnice menší než u obilné slámy.
Obsah popela u tři roky starého porostu ozdobnice byl stanoven na 2 až 3 %. Popel ze spálené fytomasy se dá použít
k hnojení polí. Pro popel ze dřeva se doporučují dávky na
zemědělskou půdu maximálně 8 t/ha za tři roky. Popel
z ozdobnice i dalších zemědělských plodin je zdrojem hlavně draslíku a fosforu. Popel z ozdobnice obsahuje 2 až 3
krát vyšší množství živin a 3 až 10 krát nižší množství těžkých kovů než popel z přirozených lesních porostů.
S ozdobnicí se počítá jako s výborným zdrojem suroviny pro výrobu buničiny. Vysoký obsah celulózy kolem 40
% řadí ozdobnici k velkým konkurentům dosud běžně používaných dřevin.
Ozdobnici lze dobře využít i ve stavebním průmyslu. Lze
ji použít jako materiálu pro výrobu dřevovláknitých desek,
dřevitých lepenek, rohoží nebo došek. Z ozdobnice se dále
vyrábějí snadno likvidovatelné obalové materiály.
Slámy ozdobnice bylo také použito při kompostování
spolu s kejdou skotu. Aby byla získána náhrada za rašelinu
do květináčů byly kompostovány sláma ozdobnice a kejda
prasat dvěma různými systémy (otevřené boxy a uzavřené
reaktory). Přes počáteční rozdíl v poměru C:N (25 v boxu,
16 v reaktoru) byl finální poměr stejný C:N=13.
Stonky mladých rostlin ozdobnice, dokud nezačnou dřevnatět, lze využít ke krmivářským účelům. Ozdobnice snáší
bez velkých problémů i více pokosů za rok. V Japonsku
27
v polních pokusech ověřovali, jaký má vliv sečení ve frekvenci 1 až 5 pokosů v období květen až září na výnosy
a toleranci k sečení různých plodin. Ozdobnice patřila
k nejtolerantnějším travám k opakujícímu se pokosu.
Vytrvalé porosty ozdobnice jsou důležité také z hlediska
ochrany půdy a z krajinářského hlediska. Celoroční pokryv půdy zabraňuje erozi. Sklizeň probíhá většinou na jaře,
takže tam, kde je vysazena ozdobnice, krajina v zimním
období není tak pustá a „vyklizená“ a navíc jsou zvěři
k dispozici plochy, kde se může ukrýt.
Ozdobnici lze pěstovat jako dekorativní rostlinu
v parcích nebo zahradách. Pro mohutný vzrůst je ozdobnice využívána jako optická clona nebo ve skupinách před
porosty dřevin. V zahradách se dá ozdobnice využít jako
solitera nebo v menších skupinách. Všechny druhy raší
poměrně pozdě a proto hlavního dekorativního účinku dosahují od poloviny léta až do jara. Uschlé nadzemní části
se odstraňují až v dubnu. Květenství se hodí k řezu a další
úpravě do suchých dekorací.
Z výsledků výzkumu z mnoha zemí Evropy lze konstatovat, že tento rostlinný druh je velmi zajímavý z hlediska
využívání rostlinných surovin. Výnosový potenciál ozdobnice předstihuje možnosti většiny domácích druhů, včetně rychle rostoucích dřevin. I přes některé nevyřešené výše
nastíněné otázky a problémy, které se současně běžící výzkumné programy snaží řešit, lze již nyní konstatovat, že
ozdobnici čínskou lze považovat za významný zdroj surovin pro průmyslové a energetické využití.
Lesknice rákosovitá (Phalaris arundinacea L.)
Obr. 16 Lesknice rákosovitá – porost
na podzim
Obr. 17 Lesknice rákosovitá – porost po zimě
začátkem března
Jednou z alternativních plodin, o jejímž rozšířeném pěstování pro průmyslové a energetické využití se uvažuje, a
to hlavně v SRN, Dánsku ale i severských Evropských státech jako je Finsko, Švédsko, je lesknice rákosovitá.Alternativní název této plodiny je též chrastice rákosovitá. Např. ve Švédsku mají oseto více než 1 000 ha lesknicí rákosovitou. Zcela nově se začíná zavádět i v pobaltských zemích, kde jí dávají přednost před rychle rostoucími dřevinami. Tato plodina má sloužit jako zdroj pro výrobu buničiny nebo jako potenciální energetický zdroj.
Dalšími travami, které v našich podmínkách dosahují
obdobných výnosů jako lesknice rákosovitá, a které se
jeví jako vhodné pro energetické využití jsou např. kostřava rákosovitá (Festuca arundinacea), psineček veliký (Agrostis giganthea), ovsík vyvýšený (Archenatherum elatius) apod. Nepříznivé ekologické podmínky
drsného klimatu nejlépe snáší kostřava červená (Fes-
tuca rubra). Tyto trávy mají velmi podobnou agrotechniku a možnosti využití, proto při jejich zakládání, pěstování, sklizni a posklizňové úpravě lze postupovat obdobně jako u lesknice.
Při porovnání s některými uvedenými travami, pro ranější jarní sklizeň se zdá být nejvhodnější lesknice, neboť
přes zimní období většinou nepoléhá, její listy vyrůstají ze
stébel a nevytváří přízemní trsy jako většina trav, proto
porost lesknice rychleji vysychá.
Lesknice rákosovitá nazývaná také chrastice rákosovitá
je vytrvalá tráva relativně náročná na vodu a živiny, nenáročná na agrotechniku, dávající ve vhodných podmínkách
vysoké výnosy nadzemní fytomasy.
Lesknice rákosovitá ( chrastice rákosovitá) – (Phalaris
arundinacea L., syn.: Baldingera arundinacea /L./ Dum.)
28
je vytrvalá, cizosprašná, výběžkatá tráva z čeledi lipnicovité (Poaceae). Patří k autochtonním druhům. Je přirozeně
rozšířena na celém území našeho státu, všude tam, kde je
dostatek půdní vláhy. Lesknice rákosovitá roste divoce téměř po celé Evropě, Asii (kromě jižní části), Severní Americe. Lesknice patří mezi naše nejvyšší trávy. Výška stébel
často přesahuje přes 2 m. Mohutná přímá stébla jsou zakončena dlouhou jednostrannou latou. Sterilní výhony jsou
stébelné, hustě olistěné. Listy jsou dlouhé a široké. List je
v pochvě stočen. Plochá listová čepel je na povrchu hladká, naspodu a po stranách drsná. Stébla jsou silná, lesklá,
zakončená dlouhou jednostrannou latou jednokvětých
klásků. Typické porosty lesknice uvádíme na obr. 16 a 17.
Obilka bývá 3-4 mm dlouhá, vejčitá a je silně lesklá. Trsy
lesknice nevytváří. Bohatě založený systém podzemních
oddenků vytváří hustý, zapojený porost s pevným drnem.
Lesknice rákosovitá vytváří dlouhé podzemní oddenky,
které jsou rozprostřeny těsně pod povrchem půdy. Kořenový systém je mohutný, jdoucí do značné hloubky. Lze ji
pěstovat také pro senokosné účely. Je-li vyseta v čisté kultuře dává užitek již v roce výsevu. Plného vývinu dosahuje
již od druhého roku. Rovněž z jara začíná obrůstat velmi
časně a také rychle roste. Choroby ani škůdci obvykle u
lesknice nečiní problémy.
V přirozených travních porostech se lesknice rákosovitá
nejvíce vyskytuje v okolí vodních toků. Její rozšíření vysoko do hor upozorňuje na její velkou odolnost vůči drsným klimatickým podmínkám. Nejlépe se jí daří na těžších
půdách s bohatou zásobou živin. Na půdní reakci není zvláště citlivá. Je dobře přizpůsobivá půdní reakci v rozmezí
pH od 4,0 do 7,5 s optimem kolem pH 5,0. Po zakořenění
ji neškodí ani delší přísušek. Holomrazy ani pozdní jarní
mrazíky jí neškodí. Také zastínění nebo krátkodobé zaplavení snáší dobře. Její předností je velmi široká ekologická
amplituda. Uplatňuje se na všech půdách (při vyšším hnojení i na chudších) a to i při přebytku nebo nedostatku
vláhy. Vysokých výnosů je však dosahováno v letech
s vyšším srážkovým úhrnem a na půdách, kde se hranice
spodní vody pohybuje mezi 30-40 cm. Lesknice je velmi
vytrvalá, ale po zasetí má pomalejší vývoj než základní
trávy.
Povolené odrůdy
Zatímco v sousedních státech mají v listině povolených
odrůd lesknice uváděnou, v našem seznamu odrůd zapsaných ve Státní odrůdové knize České republiky k 1.10.2004
není registrována žádná odrůda. Případné osivo ve větším
množství je třeba shánět v zahraničí. V zemích EU se považuje za standart odrůda Palaton (USA). Některé další
zahraniční odrůdy: Luba syn. Motycka (POL), Motterwizer (D), Pervenec (SUN), Peti, Szarvasi 50, Szarvasi 60,
Keszthelyi 52 (H), Lara (NOR), Vantage, Venture (USA),
Belevue, Rival (Canada).
Pro energetické a průmyslové využití se v zahraničí šlechtí
nové odrůdy lesknice, které by se měly lišit od krmných
tím, že mají vysoký poměr stonků oproti listům, nízký ob-
sah popele a prvků jako jsou křemík, draslík a chlór. Chlór
při spalování způsobuje korozi spalovacích zařízení a popel se při vysokém obsahu uvedených prvků i při poměrně
nízkých teplotách taví a spéká. Pokud je v materiálu vysoký obsah křemíku projeví se toto nízkou teplotou tavení
popela, což může při nevhodné konstrukci spalovacího
zařízení způsobovat provozní potíže.
Je dobré zařadit lesknici na nezaplevelený pozemek.
Lesknice je nenáročná na předplodinu. Může se sít prakticky po všech předplodinách. Vhodnou předplodinou jsou
luskoobilní směsky a obilniny, které následují buď po pícnině nebo po ozimé řepce.
Agrotechnika
Hnojení
V literatuře se uvádí, že je lesknice značně náročná na
živiny. Ve Švédsku uvádějí průměrné dávky živin při pěstování lesknice sklízené na jaře 80 kg/ha N, 30 kg/ha K a
10 kg/ha P. Ve Švédsku bylo použito s úspěchem také přihnojování čistírenským kalem. Ve Finsku používali v polních pokusech prvním rokem 40-70 kg/ha N a později 70100 kg/ha N. Podle našich sledování postačují na úrodnějších půdách každoroční dávky N 50 až 80 kg/ha. Při hnojení musíme také uvažovat jaká je zásobenost živin v půdě,
kde se plodina pěstuje a jakých výnosů se dosahuje na daném stanovišti, tedy jak mnoho živin odchází z pole se sklizenou fytomasou. Při pěstování lesknice k energetickým
účelům založenou na více let, lze přihnojovat průmyslová
N,P,K hnojiva každoročně ihned po sklizni plodiny.
Dávka dusíku u semenářských porostu se doporučuje vyšší, minimálně 110 kg/ha, od druhého užitkového roku (130150 kg/ha) z čehož alespoň 40-60 kg je nutné aplikovat
spolu s fosforem a draslíkem počátkem září. Na jaře je třeba aplikovat N včas. Jarní dávku N lze rozdělit, ale i druhá
dávka by měla být aplikována před sloupkováním.
Agrotechnika záleží na tom, za jakým účelem se lesknice pěstuje. Lesknici je možno pěstovat na semeno, píci nebo
průmyslové využití. Na semeno se seje na přiměřeně vlhký
pozemek s těžší půdou s dostatkem živin do širších řádků
(25-30 cm). Pozemek musí být nezaplevelený. Z plevelů
jsou nejnebezpečnější plevelné trávy jako pýr plazivý,
lipnice obecná apod. Po předplodině by měla být provedena podmítka, přihnojení P, K následované střední orbou.
Půda by měla být před setím dokonale připravena a před
setím uválena. Výsevek na semeno činí 10-15 kg/ha. Optimální hloubka setí je 2-3 cm. Výsev je možno provádět na
podzim nebo časně z jara zároveň s krycí plodinou, nebo
bez krycí plodiny časně na jaře. Na podzim by měla být
lesknice zaseta do 20.-25. srpna, aby do zimy dobře zakořenila. Pokud chceme, aby lesknice měla dobré podmínky
pro vzcházení a dala již v prvém užitkovém roce plný výnos semene je nejvhodnějším termínem výsev brzy na jaře.
Lesknice dozrává ke konci července. Lesknici na semeno
je třeba sklízet opatrně, neboť obilky dozrávají značně ne-
29
stejnoměrně a snadno vypadávají. Výnosy semene se udávají 0,2-0,4 t/ha.
Při pěstování lesknice na píci (hmotu) se seje do užších
řádků na vzdálenost 12,5 (15) až 30 cm podle využití. Výsevek v čisté kultuře činí 20-25 kg/ha semene. Aby se zajistila dobrá kvalita píce, je třeba její porosty sklízet ještě
před metáním, kdy seno má vysoký obsah bílkovin. Po
vymetání se rychle snižuje její stravitelnost. Obecně se
uvádí, že lesknice rákosovitá má průměrný obsah živin a
horší stravitelnost než ostatní pícní trávy. Při pozdější sklizni
se doporučuje zesilážovat. Obvyklé jsou dvě až tři seče za
rok.
Porosty lesknice určené pro energetické využití se zakládají obdobně jako na píci. Dobře založené porosty vydrží několik let. Doporučují se však sklízet přes zimu nebo
po zimě brzy na jaře před novým obrážením, kdy mají rostliny nízký obsah vody (12-20 %). Porosty je možné každoročně přihnojovat nejlépe na jaře před vegetační sezónou.
Většina plodin pro energetické účely, stejně tak jako lesknice, se na rozdíl od pěstování na píci sklízí pouze jedenkrát do roka. Z tohoto důvodu je dosahováno nižších výnosů, v porovnání s pěstováním na píci, kdy se seče dva až
třikrát za rok.
Ošetření porostu
Choroby ani škůdci obvykle u lesknice nečiní problémy.
Za určitých podmínek se mohou vyskytnout listové choroby (Stagonospora, Helminthosporium). Proti plevelům je
možno aplikovat herbicidy, které se používají do jarních
obilnin a to nejlépe ve fázi 2-5 listů chrastice. Doporučuje
se Starane EC 250 v dávce 2 l/ha nebo Lontrel 300 v dávce
0,8 l/ha, Agritox v dávce 1,5 l/ha nebo Harmony Extra
v dávce 05 kg/ha.
který se nechá doschnout na řádcích, sklidit do balíků hranolovitých či kulatých. Hranolovité balíky je nutné následně skladovat v zakrytých prostorech s ochranou proti dešti, kulaté balíky opatřené folií je možno skladovat přímo
na poli. Výhodou sklizně svinovacím lisem do kulatých
balíků je vyšší výkonnost a vyšší hustota stlačeného materiálu, ve srovnání s hranatými balíky. V případě omezeného prostoru pro skladování a při manipulaci však lze předpokládat výhody hranatých balíků.
Vícefázový způsob sklizně rostlinné biomasy je časově
a personálně náročnější a zahrnuje větší počet operací, které
nutně znamenají větší počet přejezdů po pozemku. Výhodou je možnost oddělené sklizně semen a možnost samovolného dosýchání suroviny na pozemku mezi jednotlivými fázemi sklizně. Při porovnání sklízecích lisů a sklízecích řezaček ve vícefázových postupech sklizně z hlediska
měrné spotřeby PHM nebyl zaznamenán výrazný rozdíl.
Pokud jde o výnosy, potom např. ve Švédsku se uvádějí
průměrné výnosy sušiny za 5 let pěstování (od druhého
roku) při dávce 100 kg/ha N 9 tun/ha na konci vegetační
sezóny a 7,5 t/ha na jaře. Ztráty sušiny přes zimní období
se uvádějí kolem 25 %. Průměrné výnosy sušiny v okolních státech se pohybují v rozmezí 4,5 až 9,0 t/ha. Uvádí
se, že na uměle založených loukách při hnojivé závlaze lze
dosáhnout výnosů více než 15 tun sena z 1 ha.
V našich polních pokusech jsme na různých stanovištích
porovnávali vliv hnojení N a půdně-klimatických podmínek na výnosy nadzemní fytomasy lesknice rákosovité.
Pokusy s lesknicí rákosovitou byly na všech stanovištích
založeny v roce 1994. Výsledky a půdně-klimatické charakteristiky jednotlivých stanovišť jsou uvedeny v tab. 19.
K lesknici byly použity na všech variantách dávky 50 kg/
ha K a 26,5 kg/ha P. K tomu byly použity každoročně 3
odlišné dávky N v průmyslových hnojivech: N0 = bez dusíku, N1 = každoroční jednorázová dávka na jaře 30 kg/ha,
N2 = každoroční jednorázová dávka na jaře 60 kg/ha.
V tabulce 19 jsou uvedeny výsledky z let 1996-2000, tedy
již z plně zapojených a vyzrálých porostů. Z výsledků je
patrné, že výnosy fytomasy lesknice jsou značně závislé
na průběhu klimatických podmínek v jednotlivých letech a
na daných stanovištích. Např. v Ruzyni výnosy fytomasy
kolísaly v průměru od 5,7 t/ha sušiny v roce 2000 do 12 t/
ha v roce 1996. Obdobné značné kolísání výnosů je patrné
i na ostatních stanovištích. Kolísání výnosů je závislé hlavně na rozdělení srážek během vegetace v jednotlivých letech a na daných stanovištích. Největší meziroční kolísání
průměrných výnosů přepočtených na sušinu bylo zaznamenáno v Lukavci (3,9 až 13,8 t/ha), nejmenší v Troubsku
(7 až 12,3 t/ha). Lesknice také reagovala příznivě zvýšením výnosů fytomasy na stupňované dávky N. Již každoroční nižší dávky N (30 kg/ha) aplikované na jaře zvyšovaly v průměru let výnosy fytomasy na všech stanovištích.
V průměru let a stanovišť zvyšovala dávka 30 kg/ha N
výnosy sušiny fytomasy lesknice o 15,5 % (1,1 t/ha). Také
následné přihnojení N v dávce dalších 30 kg/ha v ledku
amonném během vegetace dále zvyšovalo výnosy fytomasy o 32,4 % (2,3 t/ha) oproti nehnojeným parcelám.
Lesknice určená pro průmyslové využití se v roce výsevu sklízí v drtivé většině na jaře, kdy se poseká na řádek a
potom se lisuje do balíků. Sklízecí mechanizmy se někdy
upravují tak, že se sníží otáčky bubnu a zvětší se průchodnost sklízecího ústrojí. Při těchto opatřeních je snižován
odrol listů. Při energetickém využití se dají též lisovat brikety nebo pelety. Při sklizni lze využít existující zemědělskou mechanizaci, která je běžně dostupná v zemědělských
provozech. Dodržení správného termínu sklizně a včasná
transformace suroviny do skladovatelného stavu je základním předpokladem úspěšné produkce.
Při jednofázové sklizni sklízecí řezačkou v ranějších termínech (léto až podzim) je řezanka odvezena na místo, kde
je obvykle třeba ji dosušit.
Při vícefázové sklizni s využitím řezačky je porost v první
fázi sklizen pomocí sklízecí mlátičky nebo žacího stroje.
Sklízecí mlátička je použita v případě, že je v první fázi
sklízeno semeno. To je v pracovním ústrojí odděleno. Zbylý
materiál je uložen na pozemku v řádcích. V případech kdy
se v první fázi semeno nesklízí, je použito žacího stroje.
Při vícefázové sklizni s využitím sklízecích lisů je porost v první fázi sklizen shodným způsobem, jako při realizaci druhé fáze sklizně sklízecí řezačkou, tzn. sklízecí mlátičkou nebo žacím strojem. Následně je možno materiál,
30
Tab. 19. Vliv stanoviště a hnojení N na výnosy sušiny fytomasy lesknice rákosovité (t/ha)
sklízené pozdě na podzim (průměr let 1996-2000)
Stanoviště
Hnojení N:
Ruzyně
Lukavec
Troubsko
Průměr za všechna stanoviště
N0
7,6
5,8
7,9
7,1
N1
7,7
7,9
8,9
8,2
N2
9,2
8,8
10,1
9,4
Průměr
8,3
7,5
9,0
8,2
Poznámky: Hnojení dusíkem v průmyslových hnojivech (kg/ha) N0=0, N1=30, N2=60
(porosty byly založeny v roce 1994)
Z energetického a ekonomického hlediska je také důležité, v kterém termínu plodiny sklízet. Zda v době největšího nárůstu fytomasy, pozdě na podzim nebo brzy na jaře.
Obecně největší nárůst fytomasy je u většiny plodin v době
kvetení nebo těsně po odkvětu. Potom dochází k postupné
ztrátě fytomasy. V prvním termínu sklizně má obsah vody
ve fytomase rozmezí 60 - 80 %. Takto vlhká fytomasa se
dá přímo využít pouze na výrobu bioplynu. Pokud by se
měla používat pro účely spalování přímo v kotlích nebo
na výrobu pelet nebo briket je třeba ji dosoušet, za příznivého počasí přímo na poli nebo dosoušet uměle v sušárnách.
Zde v těchto případech je třeba dodávat vícenáklady na tyto
operace, které nejsou hlavně v případě dosoušení teplým
vzduchem nejlevnější.
Při pozdně podzimním termínu je u většiny energetických vytrvalých rostlin obsah vody většinou i nadále relativně vysoký a dosahuje hodnot 30 až 70 %. Výnos není o
mnoho menší v porovnání s prvním termínem.
Rozdíly ve výnosech fytomasy a obsahu vody konkrétně
u lesknice rákosovité v různých termínech sklizně uvádí
tab. 20. Fytomasa lesknice není bez dosoušení ani koncem
listopadu vhodná pro okamžité spalování. V daném termínu jsme v průměru zjistili obsah vody kolem 50 %. Jsou
dvě možnosti jak se zbavit do zimy přebytečné vody. Buď
porost na podzim desikovat nebo jej sklidit a dosušit uměle. Porost je možno také sklízet přes zimní období, pokud
to půdně-klimatické podmínky a sněhové poměry dovolí,
nebo je možno sklízet až na jaře, až do doby než začne
znovu růst (obrážet). První mrazy porost vysuší, takže jej
lze pak sklízet a přímo spalovat. Vlhkost pod 20 % při jar-
ním termínu sklizně je vhodná přímo k lisování do briket
nebo pelet, skladování nebo okamžitému spalování. Ztráta
fytomasy 22,5 % (tab. 20) přes zimní období není
v porovnání s některými ostatními plodinami vysoká. Ztráta
je kompenzována úbytkem vlhkosti, neboť na podzim bychom museli sklizenou fytomasu dosoušet. Porost lesknice
přes zimní období většinou nepoléhá, což umožňuje bezproblémovou sklizeň bez větších ztrát fytomasy.
Jarní sklizeň je doporučována také proto, že při pozdějších termínech sklizně se snižuje obsah draslíku, chlóru,
dusíku a síry ve fytomase lesknice i dalších plodin oproti
ranným termínům sklizně. Množství živin obsažených
v rostlinách je na jaře téměř poloviční v porovnání s rostlinami sklizenými např. v srpnu. Jako důvod se uvádí translokace živin do kořenové části a jejich vyluhování během
zimy. Porovnání obsahu prvků u lesknice rákosovité při
podzimní a jarní sklizni podle našich sledování je uveden
v tab. 21. U pozdních termínů sklizně (březen) se např. při
spalování fytomasy lesknice zvyšuje teplota spékání popele a jsou zaznamenány nižší emise SOx a NOx oproti
ranějším termínům sklizně (červenec-září). Obsah popele
v rostlinách je ovlivněn také typem půdy. Bylo zjištěno,
že při pěstování lesknice na těžkých jílovitých půdách
byl obsah popele 10,1 % v porovnání s rostlinami pěstovanými na půdách humózních, kde byl obsah popele pouze 2,2 %.
Další výhodou sklizně po zimě je, že na podzim některá
stébla u některých populací lesknice mají tendenci tvořit
zelené větve z paždí na listových pochvách, což zapříčiňuje nežádoucí zvýšení obsahu vody.
Tab. 20. Výnosy čerstvé hmoty (č.h.), sušiny fytomasy (t/ha) a obsah vody při sklizni (%)
lesknice rákosovité v různých termínech sklizně (průměr let 1996 až 2001).
Plodina
Lesknice
I odběr*
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
24,55
8,10
67,0
II odběr**
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
15,04
8,00
46,8
** odběr na podzim
31
III odběr***
Výnos
Vlhkost
č.h. Sušina
7,61
6,20
18,5
Tab. 21. Obsah prvků v rostlinách lesknice rákosovité v různých termínech sklizně
Termín sklizně
V době kvetení
Podzim
Jaro
Průměr
N
1,355
0,995
0,923
1,091
P
0,233
0,170
0,143
0,182
K
Ca
1,054
0,702
0,569
0,401
0,143
0,245
0,589
0,449
Využití produktu
Vedle využití lesknice pro přímé spalování (spalné teplo
sušiny nadzemní fytomasy je v průměru podle našich měření u lesknice 17,52 GJ/t) lze její fytomasy využít
v zeleném stavu jako krmivo (čerstvá píce, seno, siláž) případně i pro výrobu bioplynu.
Porost lze také využít na výrobu osiva pro následnou
reprodukci.
Zcela nově se začíná lesknice zavádět jako energetický
zdroj i v pobaltských zemích, kde jí dávají přednost před
rychle rostoucími dřevinami. Např. ve Švédsku má lesknice sloužit jako zdroj pro výrobu buničiny (obsah ligninu
je kolem 14%, obsah celulosy 30-36%) nebo jako potenciální energetický zdroj.
Lesknici lze použít jako palivo přímo dodávané do vhodného kotle, nebo ji lze dále zpracovat lisováním do formy
pelet či briket. Přímé spalování je vhodné ve velkých topeništích, kdy je palivo dodáváno ve formě balíků. Vhodným rozdružovadlem jsou pak tyto balíky převedeny do
formy, kdy je možno materiál mechanicky a pneumaticky
dodávat do kotle. Při spalovacích zkouškách byla v kotli
určeném pro spalování slámy použita jako palivo chrastice
ve formě balíků. Emise CO byly zjištěny asi na hladině
1 000 mg/m3 (při 11 % O2), přičemž limitní hodnota pro
toto spalovací zařízení je 650 mg/m3. Koncentrace NOx ve
spalinách byly pod dovolenou hranicí. Výhodou lesknice,
jako paliva je však zvýšená teplota tání popela (1 190 oC)
oproti obilní slámě (860 oC). Tím se dá v mnoha případech
Mg
0,189
0,119
0,055
0,121
zabránit spékání popela v topeništi.
Ekonomika
Ve výpočtech jsou uvedeny modelové variabilní náklady lesknice od založení porostu až po sklizeň a odvoz sklizeného materiálu za předpokladu, že budeme hodnotit porost ponechaný 5 let na stejném pozemku. Při výpočtech
jsme vycházeli z vlastních zkušeností při pěstování daných
plodin. Pro cenové kalkulace jednotlivých operací jsme
většinou brali aktuální cenové relace. Odhad fixních nepřímých nákladů (daň z nemovitosti, nájem z 1 ha, odpisy
z ceny staveb, údržba a opravy staveb, podíl režie, podíl
úroků, úvěrů a půjček, odvody na zdrav. a soc. pojištění,
podíl silniční daně, pojištění) celkem: 3 150 Kč/ha. Náklady na 1 ha celkem představují 7 824 Kč.
Při průměrném výnosu sušiny fytomasy 6 t/ha a výkupní
ceně slámy 800 Kč za 1 tunu je možno získat 4 800 Kč/
ha. Za současných podmínek a uvedených cenových kalkulací bez dotací bychom museli vypěstovat nejméně 10
t/ha sušiny slámy lesknice. Při výkupní ceně slámy 1 200
Kč za 1 tunu pokrytí celkových nákladů odpovídá výnos
6,5 t/ha, který je zcela reálný k dosažení téměř ve všech
půdně klimatických podmínkách.
Podle Fridricha a kol. (2001) se náklady na jednu tunu
sušiny travní hmoty jako paliva lisovaného do balíků pohybují od 1 400 Kč v prvním a druhém užitkovém roce do
1 265 Kč ve třetím a čtvrtém užitkovém roce.
32
Křídlatky (Reynoutria)
Obr. 18 Křídlatka japonská – dvouletý porost v polovině července
Obr. 19 Křídlatka sachalinská –dvouletý porost
v polovině července
Obr. 20 Křídlatka česká – dvouletý porost
v polovině července
Obr. 21 Křídlatka japonská v době květu
Obr. 22 Křídlatka česká – 8-letý porost koncem
září
33
Křídlatky jsou vytrvalé dvoudomé byliny patřící do
čeledi rdesnovité (Polygonaceae) se systémem asimilace
C3 s bohatě rozvětvenými a silnými dlouhými oddenky.
Lodyhy jsou statné, přímé, větvené, silné, duté. Porost
křídlatky české v 8. roce produkce uvádíme na obr. 22.
Listy jsou řapíkaté, celistvé, celokrajné, dvouřadě do plochy rozložené, nejčastěji podlouhle vejčité až široce vejčité; botky v mládí bylinné, s vyniklou žilnatinou, záhy rozdřípené.
Květenství úžlabní nebo koncové, laty složené z různě
dlouhých lichoklasů. Květenství křídlatky japonské je uvedeno na obr. 21. Květy jsou funkčně jednopohlavné; v samčích květech dlouhé tyčinky a krátké pestíky, v samičích
krátké tyčinky a výrazné pestíky; okvětí na bázi srostlé,
s pěti bělavě až zelenavě zbarvenými cípy; samčí květy
s 8 tyčinkami, samičí s 3 čnělkami zakončenými třásnitými bliznami, vnější okvětní lístky za plodu výrazně křídlaté. Plod je 3hranná nažka zcela uzavřená ve zveličelém okvětí.
Z křídlatek jsou v naší květeně zastoupeny Polygonum
sachalinense - Syn.: Reynoutria sachalinensis (F.Schmidt)
Nakai - křídlatka sachalinská, Reynoutria japonica - křídlatka japonská Houtt. neboli Pleuropterus cuspidatus křídlatka hrotolistá. Vyskytuje se i kříženec předešlých
druhů Reynoutria x bohemica Chrtek et Chrtková, který
byl popsán v roce 1983 z lokality nedaleko lázní Běloves u Náchoda. Jednotlivé druhy křídlatek se dají rozlišovat podle listů, květenství a tvaru nažek nejlépe podle klíče, který uvádí např. Mandák a Pyšek (1997) – (obr 23. je
vypůjčen z uvedeného klíče).
Křídlatky japonská a sachalinská byly na západní polokouli přivezeny v 19. století jako okrasné rostliny. Křídlatky byly a jsou často pro svůj dekorativní vzhled pěstovány v zahradách a parcích, odkud se dostaly do volné přírody. Zmíněná schopnost je dána velmi snadnou regenerací úlomků z lodyh a kořenů.
V české republice jsou zastoupeny tři druhy křídlatek.
Dvě z nich, křídlatka japonská (Obr. 18) a sachalinská (Obr.
19) nejsou u nás původní. Třetí, křídlatka česká (Obr. 20)
vznikla vzájemnou samovolnou hybridizací předchozích
dvou druhů.
Z uvedených druhů křídlatek zastoupených v naší květeně je křídlatka japonská nejmenšího vzrůstu a dává také i
nejnižší výnosy fytomasy.
Křídlatky jsou velmi kontraverzní rostliny. Z botanického
hlediska jsou stále počítány k cizím, invazním velmi agresivním rostlinám, jejich pěstování se úřady snaží zakázat a
stávající porosty za velké finanční prostředky likvidovat.
Na druhé straně jsou to ale rostliny s vysokým výnosem
sušiny a s významnou využitelností všech jejích částí. Křídlatky lze v současnosti bezproblémově pěstovat jen na
základě zvláštního povolení příslušných orgánů.
Botanická charakteristika
Křídlatky se dají obecně charakterizovat jako vytrvalé
rostliny vyššího vzrůstu, nenáročné na půdu, dávající většinou vysoké výnosy fytomasy.
Původní areál druhu japonica zahrnuje Japonsko, obě
Koreje, Taiwan a Čínu, druhu sachalinensis jižní Sachalin, jižní Kurily a sever Japonska.
Obr. 23 Rozlišení různých druhů křídlatek
34
V současné době se křídlatky vyskytují prakticky ve
všech státech Evropy, kde se šíří hlavně podél silnic, vodotečí, železnic, nevyužívaných ploch apod. Křídlatky se vyskytují na místech, kde by je člověk běžně nečekal. Pro
svoje časté zplaňování, agresivitu a rychlé nekontrolovatelné šíření jsou v mnoha evropských zemích vedeny jako
invazní plevel.
Křídlatky rostou od nížin až do podhorského stupně na
rumištích, v křovinách, podle vod, hlavně na mokré, živné, nevápenité, kamenité půdě. Nejlepší podmínky pro
růst jsou na stanovištích s hlubší půdou, dostatečnou zásobou živin a s dobrou zásobou vody. Rostou na půdách
s rozsahem pH od 4 do 8. Mladé rostliny křídlatky jsou
citlivé na pozdní jarní nebo časné podzimní mrazy případně letní sucho. Délka vegetační doby trvá asi 8 měsíců. Prýty vyrážejí nad zem v dubnu. Růst prýtů v květnu
je velice rychlý. Udává se, že se stonky v tomto období
prodlužují v průměru o 4,6 cm za den, což lze srovnat s
rychlostí růstu výhonku bambusu.
Naopak relativní rychlost růstu není v porovnání
s ruderálními druhy nikterak vysoká. V konkurenci převažuje prosté přerůstání ostatních druhů, kde hraje velkou
roli konečná výška rostlin a vysoký index listové plochy,
dosahující max. hodnoty 16,1.
Křídlatky kvetou od července do října. Vývojová perioda je většinou ukončena prvními mrazíky, kdy uhynou nadzemní části polykormu. Zimu přežívá prostřednictvím
podzemního systému oddenků, sahajících do hloubky i přes
2 metry, z něhož na jaře raší nové prýty. Na rozdíl od
ozdobnice se křídlatce daří i v chladnějších oblastech.
Choroby a škůdci se u křídlatky vyskytují v zanedbatelném rozsahu.
Povolené odrůdy
Co se týče odrůd, není v současné době v naší republice
povolena žádná odrůda nebo hybrid křídlatky.
Křídlatky nejsou náročné na předplodinu. Jako plodinu
je možno ji pěstovat po okopaninách - cukrovka, brambory, dále luskovinách, obilovinách. V SRN se doporučuje
sázet po tritikale, řepce, čiroku, (kukuřici). Jako vytrvalá
rostlina by měla být křídlatka založena minimálně na 10
až 15 let.
Agrotechnika
Výživa a hnojení
Na dobře zásobených půdách se křídlatka obejde prvým
rokem bez hnojení. Na půdách s menší zásobou živin se
doporučuje hnojit prvním rokem do poloviny června jednorázově do 50 kg/ha N. V dalších letech se velikost dávky
má přizpůsobit zásobám živin v půdě a dosahovaným výnosům. Druhým rokem při hnojení je vhodné vycházet ze
zásobenosti půd živinami. V zahraničí se doporučuje hnojit druhým rokem a další léta 100 kg/ha K, 60 kg/ha P a
100 – 200 kg/ha N nejlépe na jaře. Lze ji přihnojit i kejdou
v dávce do 30 m3/ha. Křídlatka reaguje lépe na hnojení
dusíkem než ozdobnice. V našich pokusech dosahovala
křídlatka vysokých výnosů i bez jakéhokoli hnojení.
Velkovýrobní zpracování půdy zahrnuje podmítku s rozmělněním posklizňových zbytků a hlubokou orbu na podzim. Na jaře přípravu seťového lůžka, rozmělnění půdy do
10 cm (pro mechanické vysazování), mechanické hubení
plevelů před sázením nebo chemické hubení plevelů.
Křídlatka se dá množit dobře rhizomy. Na podzim nebo
lépe na jaře v době před rašením křídlatky (do začátku
dubna), vyrýpneme a zasadíme odkopky do odplevelené
a dobře připravené půdy. Vysazují se 1 až 3 odkopky na
1 m2. Pro levnější založení stačí založit 1 rostlinu na m2.
Při řidším sponu jsou výnosy v následujících dvou letech
nižší. V dalších letech se tato nevýhoda zpravidla vyrovná.
Porosty lze zatím zakládat pouze ze stávajících porostů
rostoucích volně v přírodě. Velkoplošně je možno sázet
odkopky modifikovanými sazeči na cibuli, nebo stroji na
výsadbu lesních stromků
Možnosti množení
Z hlediska množení bylo ověřováno, jakou má křídlatka
schopnost množit se ze stonkových řízků. Řízky byly různé délky a z různých částí rostliny, umístěny do vody, na
povrch půdy nebo částečně zasazeny do půdy při plném
světle nebo zastínění. Bylo zjištěno, že není statistické průkaznosti v regenerací řízků z různých částí stonků. Nejlepší regeneraci vykázaly stonky umístěné ve vodě nebo nepatrně zasazené do půdy. Nebyl zjištěn průkazný vliv osvětlení na regeneraci. Byla sledována regenerace křídlatky z
rhizomů a stonků. Bylo zjištěno, že 70 % rhizomů regenerovalo, zatímco stonkové řízky regenerovaly pouze ze 4,8
%. Obecně se dá tedy konstatovat, že křídlatka japonská i
ostatní druhy křídlatky jsou schopny regenerovat ze stonkových řízků, což by na jedné straně usnadnilo přípravu
materiálu pro velkovýrobní zakládání nových porostů, na
druhé straně je to ale špatná zpráva pro neplánované šíření
této rostliny.
Prováděly se také pokusy s klíčivostí semen křídlatky japonské v podmínkách ČR. Bylo prokázáno, že průkazně
vyšší klíčivost semen je po odeznění dormance v jarním
období a to v rozmezí 10,7 % až 73,5. Naše ověřování klíčivosti semen křídlatky japonské původem z okolí Prahy
prokázalo laboratorní klíčivost na podzim po sběru semen
v roce 2000 18 % a v roce 1999 pouze 6 %.
Ošetření porostu
Pokud jde o použití herbicidů, potom lze použít na podzim před jarní výsadbou postřik Roundupem. V prvním
roce po výsadbě se doporučuje k potlačení plevele ruční
okopávka, protože mechanizace by poškodila křehké do
stran se šířící výhonky a málo zakořeněné rostliny. Druhým rokem nebo spíše třetím rokem není většinou již třeba
používat prostředky na ochranu rostlin, protože opadávající listová hmota vytváří vrstvu mulče, která potlačuje
růst plevelů. Kromě toho dochází k neustálému rozšiřování oddenků částí, ze kterých křídlatka každoročně vyrůstá.
35
Sklizeň a posklizňové ošetření
Způsob sklizně závisí na účelu, ke kterému je křídlatka
pěstována. Lze ji sklízet v zeleném stavu i vícekrát za rok
např. pro bioplynové stanice nebo pro biologicky účinné
výtažky z listů.
Pro energetické účely (spalování) se křídlatka z důvodu
nízkých výnosů v prvním roce (rok výsadby) nesklízí. Sklízí se od druhého roku, kdy křídlatky česká (bohemica) a
zvláště sachalinská dávají výnosy nadzemní fytomasy do
10 t/ha sušiny, ve třetím roce a dalších 20-25 t/ha sušiny, při
intenzivním hospodaření i více než 30 t/ha.
Pro výrobu fytomasy na spalování je ji nejvhodnější sklízet až po prvních mrazech, kdy ji tyto mrazy vysuší, neboť
i pozdě na podzim obsahují rostliny, jak bylo uvedeno, ještě značné množství vody. Značné množství vody není vhodné
pro přímé spalování nebo skladování. Při zimní nebo jarní
sklizni dochází ke ztrátám fytomasy opadem listů a stonků
(ztráty celkové nadzemní fytomasy jsou v průměru 34 %
v porovnání s podzimním termínem sklizně - viz tab. 22 až
24), ale palivo je možné po odvozu z pole hned spalovat a
materiál je vhodnější pro výrobu palivové štěpky, briket
nebo pelet, ale také z hlediska emisí a životního prostředí,
neboť obsahuje méně dusíku, chlóru apod. v porovnání
s dřívějšími termíny sklizně.
Z energetického a ekonomického hlediska je také důležité, v kterém termínu plodiny sklízet. Zda v době největšího nárůstu fytomasy, pozdě na podzim nebo brzy na jaře.
Obecně největší nárůst fytomasy je u většiny plodin v době
kvetení nebo těsně po odkvětu. Potom dochází k postupné
ztrátě fytomasy. V prvním termínu sklizně má křídlatka
obsah vody ve fytomase v průměru 69 % (tab. 24). Takto
vlhká fytomasa se dá přímo využít pouze na výrobu bioplynu. Pokud by se měla používat pro účely spalování
přímo v kotlích nebo na výrobu pelet nebo briket je třeba
ji dosoušet, za příznivého počasí přímo na poli nebo dosoušet uměle v sušárnách. Zde v těchto případech je třeba
dodávat vícenáklady na tyto operace, které nejsou hlavně
v případě dosoušení teplým vzduchem nejlevnější.
Rozdíly ve výnosech fytomasy a vlhkosti konkrétně u
křídlatky v různých termínech sklizně uvádí tab. 22 a 23.
Tab. 22. Výnosy sušiny nadzemní fytomasy křídlatky japonské (t/ha) a vlhkost sklízené
fytomasy (%) na stanovišti v Ruzyni
Rok
1995 (rok založení)
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
Průměr 1995*-2002
Průměr 1997-2002
* - rok založení
Výnos na
podzim
1,524
6,107
5,476
5,485
15,893
7,982
11,158
8,360
7,774
9,059
Vlhkost na
podzim
68,9
67,1
60,3
70,7
61,5
71,5
68,3
73,5
67,7
67,6
Výnos na
jaře
1,220
3,763
2,719
2,808
6,106
6,113
6,776
6,866
4,546
5,231
Vlhkost na
jaře
35,8
21,6
20,7
23,7
21,5
20,4
23,0
38,7
25,7
24,8
Rozdíl ve výnose
podzim – jaro (%)
19,9
38,4
50,3
48,8
61,6
23,4
39,3
17,9
41,7
42,3
Tab. 23. Výnosy sušiny nadzemní fytomasy křídlatky české (bohemica) (t/ha) a vlhkost
sklízené fytomasy (%) na stanovišti v Ruzyni
Rok
1994 (rok založení)
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
Průměr 1994-2002
Průměr 1996-2002
Výnos na
podzim
2,616
10,126
13,292
28,000
14,220
24,360
16,867
21,281
20,432
16,799
19,779
Vlhkost na
podzim
60,4
68,6
68,1
65,0
72,9
62,6
65,7
63,9
77,7
67,2
68,0
Výnos na
jaře
0,745
6,841
10,155
14,774
9,403
12,628
11,368
15,430
17,741
11,009
13,071
36
Vlhkost na
jaře
17,6
30,8
32,3
16,6
18,0
20,5
18,8
23,2
26,5
22,7
22,3
Rozdíl ve výnose
podzim – jaro (%)
71,5
33,4
23,6
47,2
33,9
48,2
32,6
27,5
13,2
34,5
34,0
Fytomasa křídlatky není bez dosoušení ani koncem listopadu vhodná pro okamžité spalování. V daném termínu
jsme v průměru zjistili obsah vody v průměru až 68 %. Stav
porostu v tomto období je zřejmý z obr. 24.Jsou dvě možnosti jak se zbavit do zimy přebytečné vody. Buď porost
na podzim desikovat nebo jej sklidit a dosušit uměle. Porost je možno také sklízet přes zimní období, pokud to
půdně-klimatické podmínky a sněhové poměry dovolí,
nebo je možno sklízet až na jaře, až do doby než začne
znovu růst (obrážet). První mrazy porost vysuší, takže jej
lze pak sklízet a přímo spalovat. Vlhkost kolem 20 % při
jarním termínu sklizně je vhodná přímo k lisování do briket nebo pelet. Pro delší skladování by neměl být obsah
vody vyšší než 16 %, pro energetické účely se udává kolem 11 %. Toho se dá dosáhnou buď sklizní po mrazech
případně pozdě v předjaří po několika slunných dnech, nebo
dosoušením na roštech provětráváním, ke kterému zpravidla stačí provětrávání průvanem nebo ventilátorem, obdobně jako se suší píce nebo obilí. Stav porostu křídlatky po
zimě uvádíme na obr. 25.
Ztráta fytomasy (tab. 22 - 24) přes zimní období je
v porovnání s některými plodinami (lesknice, ozdobnice)
relativně vysoká. Ztráta výnosu je však z ekonomického
hlediska kompenzována úbytkem vlhkosti, neboť na podzim bychom museli sklizenou fytomasu dosoušet pro velkou vlhkost nejspíše temperovaným vzduchem. Porost křídlatky přes zimní období běžně nepoléhá, což umožňuje
bezproblémovou sklizeň bez větších ztrát fytomasy.
Jarní sklizeň je doporučována také proto, že při pozdějších termínech sklizně se snižuje obsah draslíku, chlóru,
dusíku a síry ve fytomase křídlatky (podobně jako u dalších plodin) oproti ranným termínům sklizně. Množství živin obsažených rostlinách je na jaře nižší v porovnání s
rostlinami sklizenými např. v srpnu. Jako důvod se uvádí
translokace živin do kořenové části na zimní období a jejich vyluhování z nadzemních částí během zimy. Porovnání obsahu prvků u křídlatky při různých termínech sklizně
je uvedeno v tab. 25.
Tab. 24. Výnosy čerstvé hmoty (č.h.), sušiny fytomasy (t/ha) a vlhkost při sklizni (%)
křídlatky české v různých termínech sklizně (průměr stanovišť a let 1996 až 2001).
Plodina
Křídlatka
česká
I odběr*
Výnos
č.h.
Sušina
74,19
23,00
Vlhkost
69,0
II odběr**
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
56,76
21,00
63,0
III odběr***
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
17,99
14,30
20,5
Poznámky: * odběr v době největšího nárůstu fytomasy (doba kvetení)
** odběr na podzim
Tab. 25. Obsah prvků v rostlinách křídlatky v různých termínech sklizně
Termín sklizně
V době kvetení
Podzim
Jaro
Průměr
N
1,345
0,703
0,350
0,799
P
0,103
0,104
0,047
0,085
K
Ca
0,990
2,341
0,736
1,927
0,301
1,343
0,676
1,871
Obr. 24 Křídlatka – stav porostu na podzim
Mg
0,256
0,184
0,118
0,186
S
0,082
0,071
0,065
0,072
Obr. 25 Křídlatka česká – stav porostu po zimě
37
Sklizeň je možno provádět pojízdnými samochodnými
řezačkami, s kterými se sklízí kukuřice, převážně od listopadu do března. Řezanku lze odvézt z pole kontejnery. Nebo
lze křídlatku sklízet podobně jako ozdobnici samochodnými sekačkami. Posekaný materiál se lisuje např. svinovacími lisy Heston a balíky se nakládají k odvozu na velkoobjemové přívěsy.
Křídlatky patří s ohledem na výnosy fytomasy k nejvýnosnějším rostlinám. Od třetího roku po výsadbě se dosahuje stabilních vysokých výnosů nadzemní fytomasy. Pokud jde o pěstování křídlatky na fytomasu, je lépe pěstovat
výnosnější druhy jako jsou křídlatka česká nebo sachalinská. Nejvzrůstnější a nejvýnosnější je křídlatka sachalinská. Pro křídlatku sachalinskou jsou udávány výnosy i přes
30 t/ha sušiny. V našich polních parcelkových pokusech
jsme ověřovali křídlatku japonskou a českou. Pokusy
s křídlatkou českou byly založeny v Ruzyni v roce 1994,
s křídlatkou japonskou v roce 1995. Parcely nebyly po
celou dobu od založení a vedení pokusu hnojeny.
Výnosy obou druhů křídlatek byly v prvním roce založení pokusů velmi malé (tab. 22,23). Ale již druhým rokem výnosy křídlatky japonské dosáhly na podzim hodnoty přes 6 t/ha sušiny nadzemní fytomasy, u křídlatky české
přes 10 t/ha. Průměrný výnos sušiny nadzemní fytomasy
za sledované období (1995-2002) byl u křídlatky japonské
sklízené na podzim (druhá polovina října až polovina listopadu) 7,774 t/ha, křídlatky české 16,799 t/ha. Přes zimní období došlo vlivem opadu a olomu listů a prýtů ke ztrátám na výnosu o 42 % resp. 34,5 %. Také vlhkost sklizeného materiálu je velmi odlišná porovnáme-li podzimní a
jarní termín sklizně. Křídlatka japonská měla v průměru
na podzim vlhkost 68 % zatímco na jaře pouze 26 %. Obdobně křídlatka česká měla průměrnou vlhkost na podzim
67 % a na jaře pouze 23 %. Pro energetické účely je vhodnější sklizeň po zimě (únor, březen), neboť odpadnou starosti s případným dosoušením.
V Anglii zjišťovali výnosy nadzemní fytomasy a podzemní hmoty křídlatky japonské při sklizni na podzim. Průměrné výnosy na vzduchu uschlé fytomasy byly 9,365 t/
ha a výnosy oddenků a kořenů do hloubky 25 cm 14,677 t/
ha.
Ze Slovenska je uváděn výnos 20 t/ha nadzemní fytomasy křídlatky při počtu prýtů 12 kusů na m2. Přitom stonky
představovaly 45-72 %, listy 15-30 %, květenství 3-6 % a
laterální větve kolem 15 % z hmotnosti nadzemní části.
Podzemní část biomasy vážila 30 t/ha při odběru do hloubky 50 cm.
- 7 %). Jako palivo je křídlatka srovnatelná se suchou dřevní
štěpkou, neboť má velmi podobné mechanické a topenářské vlastnosti.
Vedle energetického využití má křídlatka další možnosti
využití např. v medicíně. Křídlatku, zvláště druh japonica,
lze pěstovat pro sklizeň kořene, jehož výtažky se využívají
k různým účelům. Oddenky se využívají v tradiční čínské
a japonské medicíně pro léčení hnisavých zánětů kůže a
chronických onemocnění. Bylo také zjištěno, že extrakt
z oddenků křídlatky japonské vykazuje aktivitu proti gastritidě a rakovině tlustého střeva. Zatím se oddenky za vysoké ceny do ČR dováží z ciziny, kde jsou sklízeny ručně.
Dá se předpokládat, že sklizeň kořenů a oddenků nebude
každým rokem, a že bude možné víceúčelové využití křídlatky pro farmaceutické (podzemní část) i energetické (nadzemní část) účely.
Existuje mnoho dalších možností využití křídlatky. Listy lze využít jako náhražky za tabák, mladé výhonky lze
využívat k přípravě salátů. Listový extrakt je účinný proti
různým druhům padlí. Křídlatku lze využít jako krmivo
pro hospodářská zvířata, vysokou zvěř. Ve své domovině
se používá ke zpevnění a ochraně břehů řek, písečných
dun. Může sloužit jako medonosná rostlina, poskytuje
úkryt pro menší savce a některé ptáky. Zvláštní pozornost si zasluhuje schopnost těchto rostlin akumulovat
těžké kovy, zvláště kadmium a olovo.
Likvidace porostu
Při konečné likvidaci porostu křídlatky je možno použít
několika metod. Jednou je chemická likvidace nově rašících výhonků (Roundup), která se provádí na jaře případně opakovaně během vegetace. Potom se mohou ale vyskytnou potíže při zakládání nové jiné plodiny v témže roce.
Další možnost je vyoráním rhizomů (rotačním kultivátorem) na povrch půdy na podzim, kde rhizomy přes zimní
období uschnou a zmrznou. Přežívající zbytek rostlin je
možné na jaře následně likvidovat Roundupem. Je možné
použít také půdní frézy, kterou lze pozemek podle potřeby
několikrát přejet.
V porostech křídlatky japonské v jižním Walesu bylo použito neperzistentních herbicidů s účinnými látkami glyfosátem (Roundup) a 2,4 – D aminem v dávce 2220 a 2790
g/ha v jedné nebo dvou dávkách během sezony. Byl zjištěn úbytek fytomasy po dvou týdnech po aplikaci. Větší
účinek měl 2,4 – D amin. Po deseti týdnech však byla hmotnost biomasy podobná u obou aplikací, ale stále pouze 40
% v porovnání s neošetřenými parcelami. Následná druhá
aplikace obou přípravků měla za následek úhyn výhonků
za 4 týdny po aplikaci.
Možnosti využití
Křídlatku lze využít, s ohledem na vysoké výnosy sušiny fytomasy z plochy, jako alternativního obnovitelného
energetického zdroje. Z mladých zelených rostlin lze vyrábět bioplyn. Dále lze využít křídlatku jako palivo. Suchá fytomasa křídlatky je palivem s vysokou výhřevností
(průměrná hodnota spalného tepla sušiny nadzemní části
celých rostlin = 18,402 GJ/t) a malým obsahem popele (5
Ekonomika
Podobně jako u pěstování ozdobnice představuje u křídlatky největší nákladovou položku sadba. Pro levnější založení je lepší sázet 1 rostlinu na m2. I přes to je založení
porostů z oddenků značně nákladné. Podle našich odhadů
vycházejí náklady jenom na sázení včetně sadby kolem 60
000 Kč. Celkové přímé variabilní modelové náklady na
38
pěstování křídlatky české za 10-ti leté období včetně
uskladnění byly stanoveny na 134 300 Kč, za 20-ti leté
období pěstování 104 970 Kč. Fixní náklady byly odhadnuty na 3 200 Kč/rok. Při průměrném ročním výnosu sušiny fytomasy 10 t/ha (při jarním termínu sklizně) představují celkové náklady na 1 tunu sušiny křídlatky české při
započtení fixních i variabilních nákladů pro 10 leté období
1 703 Kč/t/rok, pro 20-ti leté období 1 410 Kč/t/rok.
V poslední době, s ohledem na vysoké výnosy sušiny
fytomasy z plochy a možnosti dalšího využití, se uvažuje
(při zachování určitých přísnějších pravidel pěstování) přes
poukazování na to, že jde o jeden z nejobtížnějších plevelů, s křídlatkou jako alternativním obnovitelným zdrojem energie a zdrojem dalších látek sloužících ve farmaceutickém průmyslu a další průmyslové výrobě. Z tohoto
pohledu nemusí být křídlatka pouze zavrhovaným plevelem, ale významnou rostlinou se širokým spektrem využití. Z výše uvedeného je patrné, že křídlatky by mohly být
při dobré vůli pěstovány a proto by si zasloužily více pozornosti ve výzkumu i legislativě.
Topinambur hlíznatý (Helianthus tuberosus L.)
Obr. 26 Topinambur – rostliny krátce po vzejití
Obr. 27 Topinambur – stav porostu na podzim
Obr. 28 Topinambur – stav porostu
koncem září
Obr. 29 Topinambur – stav porostu koncem září
39
Topinambur je jednou z plodin, která může do budoucna
najít důležité místo jako alternativní zdroj použitelný v buď
v pícninářství (siláž, zelené krmení) nebo v potravinářském
průmyslu jako vhodná doplňková potravina pro diabetiky
a surovina pro racionální výživu. Topinambur může dále
sloužit jako alternativní zdroj pro výrobu bioetanolu, bioplynu, nebo jako energetický zdroj (palivo).
Ve světě je zaregistrováno velké množství odrůd a kultivarů topinambur, které se vyznačují různou velikostí výnosů hlíz nebo nadzemní fytomasy, různým obsahem inulínu, fruktózy, cukrózy apod. Ze současných odrůd a kultivarů lze jmenovat např. Bárdi, Bianka, Blanc Commun,
BT-4, Cegledi, Colombia, C76, Fuseau 60, Huertos de
Moya, Changins, Kharkov, Kulista czerwona, Kulista biala, Mammoth French White, Nagykalloi, Nahodka, Ongai,
Rennes, Rika, Szolosnyaraloi, Swojecka, UKR 4/82, Violet de Rennes, Waldspindel, apod. Vysoké výnosy nadzemní fytomasy byly zjištěny např. u odrůd Nahodka a JA3.
Vysoké a stabilní výnosy hlíz zajišťují odrůdy BT-4, UKR
4/82, Violet de Rennes apod.
Topinambur pochází, jako mnoho jiných plodin, z Ameriky kde volně roste dodnes. Na jeho místo původu není
jednotný názor. Někteří autoři se domnívají, že pochází
z oblasti severní Ameriky, Kanady, misisipsko-ohajské a
Nové Anglie. Jiní předpokládají místo původu v Mexiku,
Andách nebo Brazílii. Jeho jméno pochází z jazyka indiánů skupiny Tupi-Guarani, žijících v Brazílii. V Americe
sloužil topinambur pro výživu nebo jako léčivá rostlina.
Do střední Evropy se topinambur dostal před 300 - 400
lety přes Anglii a Francii. Na rozdíl od brambor se zde
nedočkal velkého rozšíření.
Topinambur se pěstuje v celém světě, ale v porovnání
s hlavními plodinami pouze v malém rozsahu. V Evropě
je větším pěstitelem Francie. V České republice se pěstuje
velmi sporadicky. Topinambur je plodina s delší vegetační
dobou (v průměru 180 dnů), nenáročná na půdu, pěstovaná převážně pro hlízy, které mají vysoký obsah inulínu.
Topinambur je řazen do čeledi hvězdicovité (Asteraceae). Je to vytrvalá rostlina s hlízovitým oddenkem, lodyhou přímou lysou nebo drsně chlupatou, nahoře větvenou.
Listy většinou vstřícné, vejčité, zúžené v křídlatý řapík,
hrubě pilovité, zašpičatělé, na líci drsné, na rubu bělavě
pýřité, horní o něco menší.Morfologie rostliny je zřejmá
z obr. 26. Úbory na konci větví jednotlivé, přímé, 4-8 cm
v průměru. Zákrovní listeny jsou kopinaté, zašpičatělé, brvité tmavozelené tak dlouhé jako průměr terče, odstálé.
Lůžko je vypuklé, terčovité, květy žluté velikosti 6 mm.
Žloutkově žlutých jazykovitých květů je 12-15 o velikosti
3-4 cm, kvetoucích v září až říjnu. Nažky jsou 5-6 mm
dlouhé, lysé nebo chlupaté s 1-4 brvitými štětinkami. Výška rostliny je 50-250 cm. Hlízy jsou většinou nepravidelné
s bílou nebo červenou slupkou. Hlízy obsahují 13-20 %
inokulínu, fruktózy a glukózy, 7 % NL a 1 % vlákniny.
Topinambur se pěstuje na jeden rok nebo na více let. Na
jeden nebo dva roky se zařazuje do osevního sledu jako
jednoleté nebo dvouleté kultury. Topinambur lze zařadit
do osevních postupů s vysokým podílem obilovin. Nevýhodou jednoletého pěstování je to, že sklizeň hlíz musí být
zpravidla provedena po ukončení vegetace ještě na podzim, aby mohl být pozemek připraven pro pěstování následné plodiny. Sklizeň hlíz na podzim je obtížnější a pracnější než na jaře, protože hlízy a kořeny většinou vytvářejí
s půdou kompaktní bal, který sklizňová mechanizace (bramborové kombajny) špatně sklízí. Další nevýhodou je zaplevelení následných plodin topinambur. Proto se po topinamburu doporučuje pěstovat brzy sklízené jarní směsky
nebo krmné okopaniny, aby bylo možné likvidovat rostliny a hlízy, které obyčejně obrůstají. Další možností je nechat hlízy po sklizni zbylé v půdě vyklíčit a poté aplikovat
přípravek Roundup v dávce 2 l/ha
Agrotechnika
Výživa a hnojení
K topinamburu lze aplikovat organická hnojiva, nejčastěji chlévský hnůj v dávce kolem 35 t/ha nebo kejdu skotu
v dávce 80-90 m3/ha případně kejdu prasat v dávce 90-120
m3/ha. Je možné používat i stabilizované kaly z čistíren
odpadních vod v dávce do 70 m3/ha. Průmyslová P,K hnojiva se aplikují před zimní hlubokou orbou v závislosti na
zásobě půdních živin, předplodině apod. Dusíkatá hnojiva
se aplikují na jaře po smykování a vláčení. Porosty pěstované na zelenou hmotu se doporučují hnojit v dávkách až
140 Kg N, 22 kg P, 125 kg K, při pěstování na hlízy v
dávce 70-80 kg N, 40 kg P, 50-100 kg K na hektar. Po
první sklizní na hmotu se doporučuje přihnojit 30 kg/ha N.
Topinambur často zplaňuje, roste prakticky na všech půdách i v půdách horších nebo lesních. Délka vegetační doby
trvá 4 až 8 měsíců. Vyžaduje chladnější, sušší i vlhčí klima. Lze jej pěstovat na pozemcích, které není možné z různých důvodů dočasně zemědělsky využívat. Hlízy topinamburu se vyznačují vysokou odolností vůči mrazu až do
-30 oC.
Technologický postup jednoletého pěstování
Na podzim po sklizni předplodiny se provede podmítka
a její ošetření. Aplikují se organická hnojiva. Těsně před
zimní hlubokou orbou se aplikují také fosforečná a draselná hnojiva. Provede se zimní orba na plnou hloubku ornice. Prvním zásahem na jaře je smykování a vláčení. Poté
následuje aplikace minerálního dusíku. Kypření je účelné
v bramborářských oblastech provádět opakovaně. Prvním
kypření do hloubky 8-12 cm, druhé do hloubky 16-22 cm.
Povolené odrůdy
V současné době je uvedena v seznamu odrůd zapsaných ve Státní odrůdové knize k 1.10.2004 pouze jediná
odrůda Běloslupké (1959).
Topinambur se dělí podle dozrávání na tři skupiny: rané,
středně rané a pozdní.
40
Druhé kypření je nejlepší provést těsně před sázením. Topinambur se sází sazeči brambor na hloubku 6-12 cm ve
vzdálenosti do sponu 62,5-75 cm x 24-40 cm v dubnu. Pro
sadbu se využívají hlízy o hmotnosti 40-60 g, přičemž na
hektar by mělo být vysazeno 50 000 až 55 000 hlíz.
Po výsadbě je vhodné porost topinamburu ošetřovat podle
zásad plné mechanizace kultivace brambor. To znamená,
že asi 7 až 10 dní po sázení se provede vláčení síťovými
branami a poté proorávka naslepo. Podle konkrétních stanovištních podmínek se jak vláčení tak proorávka naslepo
mohou opakovat. Po vzejití rostlin se provede plečkování
a vláčení síťovými branami s tím, že na rozdíl od brambor
je třeba dbát maximální opatrnosti, neboť vzcházející rostlinky topinamburu jsou v tomto období mnohem citlivější
na poškození než brambory. Tyto operace lez podle konkrétních podmínek opakovat ve vhodných časových intervalech. Jako poslední kultivační zásah se provede nahrnování hrobkovacími tělesy na hloubku 4-6 cm s nahrnutím
asi 3-6 cm půdy ke stonkům topinamburu. Uvedené zásahy zabezpečují při optimálních podmínkách růstu a vývoje
porost bez plevelů. Druhotné zaplevelení, tak jak je známo
u brambor, je zcela potlačeno vysokým porostem topinamburu v druhé části vegetace.
Během vegetace se neprovádí žádné další zásahy ani aplikace hnojiv nebo pesticidů. Před sklizní na podzim, pokud
nebyla nadzemní část využita přímo jako objemové krmivo nebo na siláž, je třeba nať odstranit posekáním žací řezačkou a zbylé strniště rozbít ve výšce stonků 5-10 rozbíječem natě. Sklizeň hlíz může být podzimní nebo jarní. Nať
lze také posekat, odvézt z pole, dosušit a využít
k energetickým účelům.
Technologický postup při víceletém pěstování
Při založení porostu není v prvém roce pěstování rozdíl
oproti jednoletému pěstování. Sklizeň hlíz je výhodnější
provést na jaře. Výhodou víceletého pěstování je, že odpadá nákup sadby včetně její výsadby neboť porost je schopen samoobnovy z hlíz, které zůstaly na pozemku po sklizni. Z tohoto důvodu se část produkce hlíz nechává při víceletém pěstování na poli. Další výhodou je, že se hlízy dají
sklízet na jaře, kdy je mechanizovaná sklizeň snadnější než
na podzim neboť přes zimní období dojde k narušení kompaktního celku kořenů, hlíz a půdy mrazem a dále, že nezaplevelují následnou plodinu.
Po jarní sklizni se pozemek přihnojí průmyslovými hnojivy (nejlépe ve formě NPK v dávce dusíku 100-120 kg/ha a
nahrůbkuje. Při dobré zásobě P, K v půdě se aplikuje pouze dusík. Dále se provádí kultivační zásahy jako v prvním
roce. Hlízy narůstají nejvíce ke konci září a v říjnu. Oproti
bramborům mají výhodu, že ani v suchých letech nemají
nadlimitní obsah dusičnanů. Při každé sklizni je účelné
vědomě zanechat určitou část hlíz na pozemku.
Ošetření porostu
Topinambur minimálně podléhá chorobám nebo škůdcům. Uvedené agrotechnické zásahy zabezpečují při optimálních podmínkách růstu a vývoje porost bez plevelů.
Proti plevelům lze bojovat mechanicky nebo herbicidy.
Vzhledem k velké konkurenční schopnosti stačí při pěstování v hrůbcích v boji proti plevelům jen dvojí plečkování. První při vzcházení a druhé při výšce porostu 0,3-0,6
m. Druhotné zaplevelení, tak jak je známo u brambor, je
zcela potlačeno vysokým porostem topinamburu v druhé
části vegetace.
Jinak se uvádí, že se porosty topinamburu ošetřují herbicidy preemergentně jako u brambor. Při víceletém pěstování na těžkých půdách jsou hlízy napadány houbou hlízenkou obecnou (Sclerotinia libertiana F.). Dále se mohou
vyskytovat rez nebo mozaika apod. Při silném výskytu těchto chorob nelze porost uznat za sadbový.
Chceme-li pak pozemek využít pro jinou plodinu, je po
jarní sklizni topinamburu na plně vyklíčené nesklizené hlízy nejjistější aplikovat přípravek ROUNDUP v dávce 2 l/
ha. Pokud bude po topinamburu následovat jarní ječmen
doporučuje se použít herbicid Aminex Pur v dávce 2 l/ha.
Sklizeň hlíz se dá provádět na podzim nebo na jaře. Sklizeň zelené nadzemní hmoty pro krmení nebo silážování se
provádí jednou až dvakrát do roka a to první počátkem
července a druhá v říjnu. Sklizeň dvakrát do roka je možná, neboť topinambur vyniká vysokou regenerační schopnosti. Výnosy nadzemní fytomasy se mohou pohybovat
okolo 35-100 t/ha zelené hmoty. Porost topinamburu před
podzimní sklizní je zřejmý z obr. 27 až 29.
Sklizeň hlíz se provádí stroji obdobně jako u brambor
nejlépe dvouřádkovým vyoravačem TEK s převážně ručním sběrem hlíz, neboť jsou křehké a snadno se poškozují.
Podzimní termín se však z hlediska jistoty sklizně a možnosti využití mechanizace mnoho nedoporučuje. Technologicky nejvýhodnější je jarní termín sklizně. Sklízet však
lze i v jiných termínech, v závislosti na užitkovém směru
pěstování. Nejvyšší obsah inulínu s příznivým poměrem
fruktózy a glukózy je při sklizni koncem listopadu. Při pěstování hlíz na obsah inulínu se kombinovaná sklizeň natě a
hlíz nedoporučuje, neboť z nadzemní hmoty se do hlíz redislokuje až 30 % cukrů. Při jarní sklizni je práce bramborových sklízečů mnohem spolehlivější a není nutně vynakládat další ruční práci.
Pokud jde o skladování, je známo, že hlízy topinamburu
snadno vysychají a za běžných podmínek se nedoporučuje
skladovat je déle než 14 dní. Z důvodů špatné skladovatelnosti se doporučují sadbové hlízy sklízet až na jaře. Vzhledem k využití hlíz na výrobu fruktózního sirupu bylo zkoušeno prodloužit i jejich skladování. Bylo zjištěno, že hlízy
musejí být vzhledem k evaporaci skladovány při relativní
vlhkosti blížící se 100 % a aby nedošlo k prorůstání pupenů je doporučována skladovací teplota 2 oC. Před sklizní
hlíz lze provést sklizeň stonků pro energetické využití. Technologicky nejvýhodnější je jarní termín sklizně. Sklizeň
stonků lze provést řezačkou na kukuřici.
V pokusech VÚRV v Lukavci zaměřených také na produkci stonků uvažovaných pro energetické využití (spalování) reagoval topinambur příznivě (podobně jako čirok
41
nebo konopí apod.) na stupňované dávky dusíku. Výnosy
stonků rostly s rostoucími dávkami N. Dávka 60 kg/ha N
zvyšovala v průměru výnosy stonků o 27 %, dávka 120
kg/ha o 32,4 % v porovnání s nehnojenou variantou. Průměrný výnos sušiny stonků za sledované období byl 9.553
t/ha (tab. 26). Poměr hlíz k nati (stonkům) je udáván u topinamburu číslem 0,8. Výnosy nadzemní fytomasy jsou v
zahraničí udávány podle zaměření na produkci v rozmezí
5,0-48,0 t/ha, v některých případech až 100 t/ha zelené
hmoty. Délka stonků je udávaná od 115 do 275 cm.
Výnosy čerstvých hlíz v zahraničí kolísají od 4,4 do 76,5
t/ha, výnosy hlíz přepočtené na sušinu od 2,0 do 13 t/ha.
Nejnižších výnosů hlíz dosahují rané odrůdy, nejvyšších
výnosů pozdní odrůdy. Pro podmínky ČR se udávají běžné
výnosy hlíz topinamburu 25,0-37,0 t/ha.
Tab. 26. Výnosy sušiny nadzemní fytomasy topinamburu (t/ha) na stanovišti v Lukavci sklízené
na podzim za sledované období.
Rok
2001
2002
2003
2004
Průměr
N0
8,217
5,199
7,333
8,988
7,434
N1
7,605
8,042
8,067
17,208
10,230
N2
10,910
8,060
8,200
16,803
10,993
Průměr
8,911
7,100
7,867
14,333
9,553
Poznámka: Hnojení dusíkem v průmyslových hnojivech (kg/ha): N0=O, N1=60, N2=120
Tab. 27. Výnosy čerstvé hmoty a sušiny (t/ha) nadzemní části topinamburu
Plodina
Topinambur
II odběr*
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
15,01
9,56
57
Poznámky: * odběr na podzim
** odběr brzy na jaře
III odběr**
Výnos
Vlhkost
č.h.
Sušina
6,14
5,16
19
v letech 1996-2001
Lámání stonků a opad listů způsobují vysoké ztráty fytomasy přes zimu, v průměru 46% (tab.27). Stonky však mají
na jaře nízký obsah vody (19%) a na rozdíl od čiroku tolik
nepoléhají ani se nelámou.
Obsah prvků v rostlinách je jedním z důležitých faktorů
jednak pro stanovení odběru živin výnosy, jednak z hlediska
spalování fytomasy. Pro spalování je výhodné, pokud obsah N ve fytomase je co nejmenší (tvoří se méně Nox),
pokud je malý obsah S a Cl ( snižuje se možnost koroze
spalovacího zařízení) a pokud je také nízký obsah K, Mg
apod. (zvyšuje se teplota tavení popele).
Obecně se dá konstatovat, že obsah dusíku v rostlinách
topinamburu klesá se stářím rostliny a termínem sklizně.
S oddálením termínu sklizně obecně také klesal i obsah
dalších sledovaných prvků ve fytomase (tab. 28), což je
výhodné pro samotný proces spalování a tvorbu emisí.
Pro zjištění výtěžnosti energie z plochy a potřeby energetických bilancí byl stanoven energetický obsah nadzemní fytomasy topinamburu. Spalné teplo sušiny zjištěné u
vzorků sklízených na podzim bylo v průměru 18,153 GJ/t,
vzorků sklízených na jaře 17,708 GJ/t. Průměrná hodnota
energie spalného tepla je podle našich měření u sušiny
nadzemní fytomasy topinamburu 18,032 GJ/t. Snížený energetický obsah fytomasy sklízené na jaře lze částečně při-
číst uložení části látek do hlíz na zimní období, vyluhování
energeticky bohatších látek a rozkladnému procesu, který
způsobují houby a bakterie. Energetické rozdíly ovlivněné termínem sklizně nejsou tak vysoké v porovnání se ztrátami fytomasy přes zimní období.
Využití produktu
Surové hlízy lze používat v potravinářském průmyslů
na výrobu zeleninových salátů, nebo sterilizovat v sladkokyselém nálevu, užívat do polévek nebo dušených jídel
místo brambor. Sušené plátky lze dávat do přesnídávkových směsí, mysli. Z hlíz lze vyrábět sirob (dia sladidlo,
krystalická fruktóza), bylinné likéry. Dřeň lze využívat
v cukrářství a pekařství. Šťávu a sirob je možné používat
při výrobě nealkoholických nápojů, mléčných výrobků a
ve farmaceutickém průmyslu. Pro potravinářské účely se
uvádí složení hlíz topinamburu: energetický obsah 332,3
KJ/100g, voda 78,9 %, bílkoviny 2,44 %, tuky 0,41 %,
cukry 15,8 %, vláknina 0,7 %, popeloviny 1,74 % k 478
mg/100g, Fe 3,7 mg/100g, P 78 mg/100g, thiamin 0,2 mg/
100g, riboflavin 0,16 mg/100g, niacin 1,3 mg/100g, kyselina askorbová 4 mg/100g. Hlízy jsou vhodné ke krmení
hospodářských zvířat, lesní zvěře nebo jako sadba pro reprodukci plodiny. Z hlíz lze rovněž vyrábět bioetanol.
42
Tab. 28. Obsah prvků v rostlinách topinamburu v různých termínech sklizně
Termín
sklizně
Podzim
Jaro
Průměr
N
0,814
0,268
0,541
P
0,112
0,057
0,085
K
Ca
0,936
0,907
0,218
0,849
0,577
0,878
Mg
0,233
0,102
0,168
S
0,052
0,047
0,050
Tab. 29. Výtěžnost etanolu z hlíz topinamburu.
Druh
Topinambur - hlízy
Škrob/Cukr
v % čerstvé hmoty
17,0
Topinamburové řízky lze využívat v rostlinné a živočišné výrobě, v chemickém a biochemickém průmyslu, ve farmacii a kosmetice.
Nať lze použít ke krmení zvířat (siláž, zelené krmení)
nebo k výrobě bioplynu. Suchou nať lze využít pro energetické účely jako paliva (spalné teplo sušiny natě je v průměru 18,032 GJ/t, hlíz 16,344 GJ/t).
Ekonomika
Pro větší využití by byla třeba finanční podpora pěstitelů
ale i zpracovatelů hlíz na sirob, dia-výrobky a výrobky racionální výživy. V cenové konkurenci umělých sladidel
nemá využití hlíz topinamburu bez dotací nebo daňového
zvýhodnění pěstitelů nebo zpracovatelů žádnou šanci. V
roce 1992 při výnosu 25 t/ha byla výkupní cena 4 Kč/kg a
Výnos
(t/ha)
20 – 40
Výtěžnost
etanolu (l/t)
77
Výtěžnost etanolu
(hl/ha)
15 – 31
tržba z 1 hektaru 100 000 Kč. Náklady se odhadovaly na
60 000 Kč. Zisk byl odhadnut na 40 000 Kč. Současné
celkové náklady na pěstování se odhadují na 68 550 Kč/
rok.
Velkou výhodou topinamburu je, že je to plodina, která
je vhodná pro pěstování do téměř všech výrobních oblastí.
Je plodinou, jak bylo výše naznačeno, která se dá využívat
ve více odvětvích. Navíc při dořešení problematiky využívání bioetanolu („lihobenzínu“), který lze bez větších potíží přimíchávat do benzínu nebo v lepším případě se může
zpracovávat na ETBE, jež by ve složení benzínů nahradil
MTBE (MTBE se vyrábí z dováženého metanolu), by mohl
být topinambur jednou z plodin využívaných pro jeho výrobu. Ani zde se však asi zatím neobejdeme bez počátečních finančních dotací.
Energetický šťovík (Rumex tianshanicus x Rumex patentia)
Tato plodina je jednou z nejperspektivnějších energeticženec významně převyšuje původní rostliny jak kvalitou
kých rostlin pro oblast mírného pásma, tedy i pro pěstební
krmivářské produkce, tak i výnosem nadzemní hmoty a sepodmínky České republiky. V České republice je také nejmen. Typové znaky odrůdy jsou následující: Habitus rostvíce rozšířena. V dalších státech Evropské unie probíhají ovělin – polosevřený. Průměrná výška rostlin dosahuje hodřovací provozní zkoušky pro její pěstování. Souhrnná plonot od 220 do 280 cm. Forma stonků – rovné, zespodu
cha produkčních porostů v České republice je asi tisíc hekokrouhlé, bez chmýří, šťavnaté. Trsnatost silná. Rostlina
tarů.
vytváří v průměru čtyři až šest vegetativních výhonů. U
víceletého porostu je kořen rostliny mohutný, rozvětvený,
Původní odrůda energetického šťovíku s označením Rukoření do hloubky 1,5 až 2,0 m. Tvar listů je vejčitě kopimex OK-2 byla vyšlechtěna na Ukrajině jako krmná plodinatý, okraje listové destičky jsou celokrajné nebo lehce
na. Obdobně jako i jiné kulturní plodiny, předpokládá se u
ozubené. Řapíky má dlouhé, šťavnaté listy jsou na rostlině
energetického šťovíku kontinuální odrůdové obnovení asi
umístěny ve spirále. Vzcházející a vzrostlý porost energejednou za pět let. V roce 2005 byla registrována nová, protického šťovíku uvádíme na obr. 30 a 31.
duktivnější odrůda pod názvem Biekor-1. Tato nová odrůda
Květenstvím je lata dlouhá 90 až 130 cm, skládá se z 10
je odolnější vůči suchu, což je velice vítané s ohledem na to,
až 20 větviček prvního řádu. Květy jsou drobné, dvoupože v extrémně suchém roce 2003 se projevila nedostatečná
hlavné, růžového odstínu. Okvětí se skládá ze šesti téměř
odolnost původní odrůdy Rumex OK-2 poklesem výnosů i
volných okvětních lístků, umístěných ve dvou kruzích po
u velmi produktivních víceletých porostů.
třech v každém kruhu. Vnitřní okvětní lístky se rozrůstají a
Botanický popis plodiny
vytvářejí plodové blány. Tyčinky (3 i 6) jsou nitkovité se
Plodina patří k čeledi Polygonaceae. Jde o křížence šťoštětičkovitým pestíkem. Je to vysoce plodící rostlina. Sevíku zahradního Rumex patientia L. (mateřská linie) a šťomena vyzrávají rovnoměrně, plodem je trojboká nažka.
víku tjanšanského Rumex tianshanicus A. Los. (otcovská liHmotnost 1000 plodů do 4,5 g; semen 3,0 (od 2,8 do 3,3)
nie), který byl vyšlechtěn metodou víceletého výběru. Kříg. Osivo má světlehnědou barvu, leskne se.
43
Obr. 30 Energetický šťovík – vzcházející rostliny
Obr. 31 Vzrostlý porost energetického šťovíku
Obr. 32 Energetický šťovík
Obr. 33 Dozrávající porost energetického šťovíku
Nároky na stanoviště
Jako perspektivní energetická plodina se v ČR pěstuje
experimentálně od roku 1992 ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby (VÚRV), provozně od roku 2001. Výsledky
výzkumu ověřené v praxi svědčí o tom, že energetický šťovík je velmi perspektivní energetická plodina s řadou jedinečných vlastností. Jde o vytrvalou plodinu, která vydrží
na stejném stanovišti 15 až 20 let. Je nenáročná na půdněekologické vlastnosti (s výjimkou půd silně kyselých s pH
pod 5,0 a zamokřených).
Tato velmi raná plodina není náročná na zásobení vodou, neboť vždy zachytí a využije jarní vláhu. Z toho však
vyplývá, že se hodí především do oblastí, kde se zimní
období projevuje sněžným pokryvem a minusovými teplotami, tedy do oblastí, kde se vytváří zásoba vody. Plodina je navíc velmi odolná vůči vymrzání. Z těchto důvodů
jsou pro pěstování energetického šťovíku vhodné především podmínky střední a severní Evropy.
Pěstitelské postupy a agrotechnika
Dlouhodobé výzkumy VÚRV prokázaly, že energetický
šťovík je vysokoprodukční vytrvalou plodinou, která je
charakterizována velkou plasticitou, pokud jde o termíny
setí, agrotechniku a podmínky pěstování. Jako optimální
byly stanoveny: výsevek 5 až 6 kg´ha, hloubka setí 1 až 1,5
cm, šířka řádků 12,5 až 25 cm pro energetické účely a 40
až 60 cm k produkci zelené biomasy ke krmným účelům.
Optimální vzdálenost mezi jednotlivými rostlinami v řádku
je 6 až 10 cm pro energetické účely a 12 až 16 cm pro
pěstování jako krmiva.
Energetický šťovík lze sít od dubna do července, ale pouze za příznivého vlhkostního stavu půdy. Při 20 až 30%
odchylkách do optimálních parametrů výsevu jsou rozdíly
ve stavu porostů a výnosech patrné pouze první dva až tři
roky, v dalších letech se tyto rozdíly stírají, což svědčí o
vynikajících autoregulačních schopnostech této plodiny
spojených se samoregulací hustoty porostu. Osivo je v ČR
44
možno koupit u specializovaných dodavatelských firem.
Doporučení pro hnojení
Hnojit energetický šťovík lze doporučit pouze při založení porostu, v dalších letech se nemusí hnojit vůbec (extenzivní technologie) nebo pouze v minimálních (45 až 60
kg NPK) až průměrných (90 až 120 kg NPK) dávkách minerálních hnojiv (podle standardní nebo intenzivní technologie). Na živinami nadprůměrně zásobených půdách je
možné někdy hnojení i vypouštět, zejména v průměrně vlhkých letech. V suchých letech je třeba použít zvýšené dávky hnojiv v kombinaci s herbicidy, a to především na trávovité plevele (např. Galant).
Při hnojení dusíkem a ostatními živinami je vhodné dodržovat nízkonákladový systém vypracovaný VÚRV, který
spočívá v tom, že se hnojení minerálními a organickými
hnojivy kombinuje s hnojením kaly, které získá zemědělec
bezplatně nebo v mnohých regionech ještě může získat i
určitou dotaci za jejich likvidaci. Upozorňujeme, že hnojení kaly se řídí vyhláškou MŽP ČR č. 382/2001 Sb., o
podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě.
Ochrana rostlin
Na ochranu porostů proti zaplevelení je energetický šťovík náročný pouze v prvním roce pěstování, v dalších letech tato raná plodina potlačí téměř veškeré plevele, a proto potřebuje ochranu jen výjimečně. Jedním z univerzálních
způsobů likvidace plevelů u mladých porostů energetického šťovíku je jejich sečení a mulčování ve výšce 3 až 5 cm
nad zemí. Na pozemcích silně zaplevelených trávovitými
plevely (zejména pýrem) se plevele likvidují jedním z
vhodných chemických přípravků (např. Fusilade Super nebo
Targe Super v dávce 1 až 1,5 l/ha nebo Gallant v dávce 1,5
až 2 l/ha). Podmínkou aplikace herbicidů je nárůst plevelů
do výšky přibližně 5 až 15 cm. Při vyšším porostu plevelů
se sečou. Vhodné prostředky na dvouděložné plevele jsou
zatím ve stadiu výzkumu.
Energetický šťovík je celkem odolný k působení škůdců
i chorob. Pouze ojediněle ve velmi vlhkých letech bývají
listy napadány antraknózou. V některých případech (zejména u druhé seče, v suchých letech také u první) lze pozorovat poškození zelených listů hmyzem (především zlatohlávek a dřepčík). Výskyt škůdců v pozdějších stádiích růstu
již nemohl zásadně ovlivnit výnosy, a proto nevyžadoval
aplikaci chemických postřiků. Nicméně v případě hojného
výskytu škůdců v raných stádiích růstu je bezpodmínečně
nutné zabezpečit chemickou ochranu porostu. Například
v extrémně suchém roce 2003 byl výskyt škůdců vysoký i
v raných stádiích růstu a bez chemické ochrany dokázal
porosty šťovíku významně poškodit a v některých případech i zlikvidovat. Dobře ošetřovaný a vyvinutý porost
energetického šťovíku je uveden na obr. 32.
Termíny sklizně
Nespornou výhodou energetického šťovíku je jeho brzké dozrávání. Jako krmná plodina vyniká především extrémně ranou zralostí (první seč koncem dubna) a vyso-
kým obsahem surového proteinu v raných stádiích růstu.
Pro fytoenergetiku je důležité, že tato plodina rychle ukončí vegetaci a vysychá ,,na kořenu“ již uprostřed léta. Je to
jedna z mála energetických plodin, kterou lze sklidit již
v červenci v suchém stavu (do 20% vlhkosti). Stav porostu
v tomto stadiu ukazuje obr. 33.
Sklizená biomasa má navíc vynikající vlastnosti jako biopalivo a svou kvalitou se přibližuje dřevní štěpce. Jako
všechny ostatní energetické plodiny se pro spalování sklízí
jednou za rok. Druhá seč není vhodná,neboť odstranění
zelených listů snižuje zásobu výživných látek v kořenech.
Ke sklizni se používají běžné zemědělské stroje.
Výnosy
Za podmínky dodržení základních agrotechnických postupů poskytuje energetický šťovík každým rokem dostatečně vysoké výnosy (asi 8 až 12 tun/ha suché biomasy).
V průběhu registračních odrůdových zkoušek dosáhl výnos této plodiny 11,8 tuny absolutní sušiny z jednoho hektaru u odrůdy OK-2 a 12,9 tuny u nové odrůdy Biekor při
sklizni na zelené krmivo.Výnosy energetického šťovíku
v experimentech VÚRV uvádí tab.30.
Do roku 2003 byly výnosy rovnoměrné a dosahovaly
v průměru všech variant 14,4 tuny sušiny celkové nadzemní biomasy z hektaru, přičemž rozdíly mezi různými variantami hnojení byly minimální a statisticky neprůkazné
(15,4 t/ha u NPK-60 a 15,8 t/ha u NPK-120).
Zkušenosti z extrémně suchého roku 2003 ukázaly, že
nároky energetického šťovíku na hnojení a na ochranu proti
škůdcům a plevelům razantně stoupají právě v suchých letech. Na nehnojených variantách škůdci v kombinaci
s plevely ve velké míře zlikvidovaly dokonce i kvalitní
mnoholeté porosty. Hmyz ožíral listy, následně při nedostatku vláhy a živin nebyl šťovík schopný konkurovat plevelům (především travám), které tuto rostlinu úspěšně zadusily.
Snížení listového pokryvu energetického šťovíku přispívá i ke zvýšení termického stresu a vysychání kořenů (šťovík má kořeny velmi podobné petrželi). Poškození kořenů
suchem je ještě zesíleno zbavením porostů pokryvné vegetace při sklizni biomasy. Právě tento fakt způsobil, že výnosy v roce 2004 byly ještě nižší než v extrémně suchém
předchozím roce (tabulka 30), což lze vysvětlit využitím
již zmíněné jarní vláhy.
Předsklizňové a zejména posklizňové poškození kořenů
šťovíku způsobilo razantní pokles výnosů, zejména na kontrolních a málo hnojených variantách. Obzvlášť výrazně
se to projevilo na chudých, kamenitých nebo písčitých půdách. U hnojených variant byla odolnost šťovíku podstatně větší, což se odrazilo také na výnosech (násobek snížení
výnosů v tabulce 30). Právě zde se projevily rozdíly ve
výnosech různě hnojených variant. Výnosy na kontrolní
variantě byly 2,3 až 2,4 krát nižší proti dlouhodobému průměru, zatímco u varianty NPK-120 jenom 1,6 krát nižší.
Bohužel, extrémně suchý rok připadl na období největšího nárůstu pěstitelských ploch energetického šťovíku
45
Tab. 30. Snížení výnosu sušiny celkové nadzemní biomasy energetického šťovíku v důsledku
působení extrémního sucha
Hnojení
Rok 2003
(t/ha)
Násobek
snížení*
Rok 2004
(t/ha)
Násobek
snížení*
Dlouhodobý
průměr
1993-2001
(t/ha)
Kontrola
5,13
2,3
4,92
2,4
11,9
NPK-60
7,65
2,0
7,24
2,1
15,4
NPK-120
10,0
1,6
9,83
1,6
15,8
Průměr variant
7,59
1,9
7,33
2,0
14,4
* - násobek snížení je poměr dlouhodobého průměru výnosů 1993-2001 k výnosu za příslušný rok;
v ČR, což způsobilo daleko nižší výnosy, než se očekávalo, zejména u výnosů porostů zasetých v roce 2003.
Ekonomika
Rozhodujícím faktorem pěstování a využití energetického šťovíku, stejně jako všech ostatních energetických rostlin je cena vypěstované biomasy jako biopaliva nebo suroviny pro výrobu biopaliv, a tedy náklady na pěstování.
VÚRV sestavil modelové výpočty použitelné jako standardy zemědělské výroby podle obdobného vzoru modelů
pěstování hlavních zemědělských plodin. Ediční řada Normativy zemědělských výrobních technologií (Kavka a kol.
2003) je dobře známá a úspěšně ji využívají čeští zemědělci, poradci a úředníci.
Pro modelování byla zvolena jednotná realizační cena
biomasy od výrobce 900 Kč/t standardní 85 % sušiny, což
je současná průměrná cena energetické biomasy na českém trhu. Distribuce energetické biomasy se předpokládá
ve formě velkých balíků. Zvolená zemědělská plodina je
vytrvalá a modelová kalkulace je provedena na období
deseti let. Jako proměnlivé parametry byly zvoleny především celkové výnosy biomasy podle technologií tří úrovní
intenzity: extenzivní (6 t/ha), standardní (9 t/ha) a intenzivní (12 t/ha).
-
-
-
Hodnocení výsledků modelování umožnilo zformulovat
následující závěry.
Extenzivní technologie s nízkými vstupy (N) bez do-
46
tační podpory je ztrátová (-1467 Kč/ha), což znamená, že je nutné preferovat především standardní
i intenzivní postupy. Při průměrném výnosu nižším
než 5 tun je ztráta dokonce vyšší než cílená dotace
(2000 Kč/ha).
Bod ukončení výroby se srovná s aktuální cenou
produkce při výnosu asi 7,5 t/ha. Z toho vyplývá,
že při současné úrovni cen biomasy 900 Kč/tunu je
ekonomicky rentabilním minimální (prahový) výnos asi 7,5 tuny z hektaru. Při zvýšení ceny práh
rentability výnosu klesá a naopak.
Hrubý zisk z jednoho hektaru bez dotace není u standardní a intenzivní technologií obzvlášť vysoký (S1574 Kč/ha při výnosu 9t/ha; I-1987 Kč/ha při výnosu 12 t/ha). Tyto výsledky znamenají potřebu zvýšení výnosů a vypracování nízkonákladových technologických postupů pro pěstování energetického
šťovíku.
V součtu s množnými dotacemi na půdu (asi 1800
Kč/ha) a cílenou dotací na energetickou biomasu
(2000 Kč/ha) se pěstování energetického šťovíku
pro zemědělce stává atraktivním. Navíc, v příštích
letech se očekává mírné zvýšení výkupních cen za
biomasu, což ještě více zlepší celkovou ekonomickou bilanci této energetické plodiny.
3. SKLIZEŇ ENERGETICKÝCH ROSTLIN
V předchozích kapitolách byly popsány pěstební technologie několika druhů energetických bylin, které lze úspěšně pěstovat v podmínkách České republiky. Základním
předpokladem pro pěstování je dostatečný výnos sušiny
v provozních podmínkách zemědělského podniku.
Z uvedených rostlin se zatím v praxi nejvíce uplatňuje energetický šťovík, pro jehož pěstování je zajištěna dodávka
osiva a jsou i dostatečně ověřeny zpracovatelské postupy.
Jeho výnos je při dodržení pěstebních postupů dostatečně
vysoký pro perspektivní využívání. Na tomto příkladu proto
ukazujeme charakteristické vlastnosti při sklizni a posklizňovém zpracování.
Sklizeň a následné posklizňové zpracování biomasy před
jejím případným přepracováním do lisované formy je důležitou operací z hlediska technického i logistického. Zároveň na ekonomice sklizně výrazně závisí i celkový ekonomický efekt výroby.
Obecně platí, že při sklizni stébelnaté biomasy určené
pro energetické využití je dodržení správného termínu sklizně a včasná transformace suroviny do skladovatelného stavu základním předpokladem úspěšné produkce. V současné
době existuje poměrně široká škála způsobů sklizně biomasy rostlinného původu. Všechny technologické postupy
vycházejí z klasických postupů sklizně a úprav plodin pro
potravinářské, krmivářské nebo průmyslové účely. Použití
konkrétní sklizňové technologie je dáno vlastnostmi zpracovávané suroviny, požadavky na výstupní surovinu a je
limitováno dostupností a finanční náročností na provozování využitelných zařízení. Na obr. 34 je znázorněno komplexní schéma ověřených postupů při sklizni stébelnaté
biomasy k energetickým účelům. Při jednofázové sklizni
s využitím sklízecí řezačky je porost pokosen, nařezán na
požadovanou délku a dopraven pomocí metače přímo do
dopravního prostředku. Dopravní prostředek odveze takto
vytvořenou řezanku na místo skladování (případně dosoušení). Při vícefázové sklizni je porost v první fázi posekán
žacím strojem a materiál je uložen na pozemku v řádcích.
Po usušení a shrnutí je pak materiál sebrán sklízecí řezačkou se sběracím adaptérem nebo sběracím návěsem a dále
je zpracován stejně jako v případě jednofázové sklizně, tedy
nařezán na požadovanou délku a dopraven pomocí metače
přímo do dopravního prostředku a na místo skladování. Při
vícefázové sklizni s využitím sklízecích lisů je porost
v první fázi posekán žacím mačkačem nebo rotační sekačkou. Materiál je po této první fázi sklizně uložen a dosoušen na pozemku v řádcích. Vytvořené řádky jsou následně
sklízeny balíkovacími lisy a vytvořené balíky pak dopravovány na místo skladování. V tab. 31 jsou uvedeny typické hodnoty výkonnosti a spotřeby paliva při sklizni pícnin
a slámy (www.vuzt.cz).
sk lí z e c í ře z a č k a
d o p ra v a ře z a n k y
s k l íz e c í ře z e č k a
žací m ačk ač
s klado ván í
u l o ž e n í n a řá d k u
s h rn o v a č
s e k a č k a ro ta č n í
b a l ík o v a c í l is
závěsný
m a n ip u l a c e
d o p ra v a b a lí k ů
Obr. 34: Způsoby sklizně stébelnin
Zásadní otázkou při sklizni energetických stébelnatých plodin je možnost použití existující sklizňové techniky, která
je běžně dostupná v zemědělských provozech. Pro ověřování takovýchto způsobů sklizně byly použity technické
sklizňové prostředky dále popsané. Pěstovanou kulturou
je energetický šťovík, jehož sklizeň probíhala ve dvou termínech. V prvém roce sklizně byl výnos porostu v sušině
6 t/ha, ve druhém roce 10 t/ha.
Pro sečení porostu energetického šťovíku byla použita 3
bubnová rotační sekačka ŽTR 210 (Obr. 35) s pracovním
záběrem 2,15 m. Posečený porost byl následně shrnován
obracečem KUHN GA 4121 GM Masterdrive do řádků o
meziřádkové vzdálenosti 10 m (obr. 36). Další variantou
bylo posečení porostu žacím mačkačem Fortschritt s žacím
válem 512 (Obr. 37). Záběr stroje je 5 m. Obsah vody
v posečeném porostu byl 23,8 %. Takto vlhký porost nelze
přímo slisovat do balíků, byl proto na řádcích dosušen do
obsahu vody cca 12 %. Následně byl materiál sklizen svinovacím lisem na kulaté balíky CLAAS Variant 180 rotocut (Obr. 38) o šířce 120 cm a průměru 150 cm. Hmotnost
každého balíku je cca 6 q. Druhou variantou sklizně bylo
použití pístového lisu CLAAS Quadrant 1200 (Obr. 39) na
hranolovité balíky 125 x 70 x 160 cm. V průběhu ověřování byla sledována schopnost strojů lisovat surovinu do
47
Tab.31: Technické parametry sklizně pícnin
Operace
Sklizeň kukuřice na siláž
Sklizeň pícnin
na zeleno
Pokos pícnin
Sběr zavadlé píce
Obracení a shrnování pícnin
Sběr sena (slámy) sběracími
návěsy
Lisování sena (slámy)
Souprava
Sklízecí řezačka
Samojízdná
Samojízdná
Traktor 4x4, 70-79 kW
Rotační žací stroj – záb. 3,2 m
samojízdná
Obraceč-shrnovač – záběr 6,7 m
Sběrací návěs – objem 36 m3
Vysokotlaký lis – velké balíky
Svinovací lis-bal. 120x150 cm
Svinovací lis-bal. 120x120 cm
Výkonnost
(ha/h)
Spotřeba paliva
(l/ha)
1,1
36,7
1,6
25,3
2,0
5,1
1,3
31,1
4,2
1,5
1,2
5,3
1,8
7,0
1,6
6,1
1,3
7,8
Obr. 35 Sekačka ŽTR 210
Obr. 36 Obraceč KUHN GA 4121 GM Masterdrive
Obr. 37 Žací mačkač Fortschritt E 303
Obr. 38 Sklizeň energetického šťovíku lisem
CLAAS Variant 180 rotocut
48
Obr. 39 Sklizeň energetického šťovíku lisem CLAAS
Quadrant 1200
Obr. 40 Sklizeň energetického šťovíku řezačkou
CLAAS Jaguar 820
formy balíků, pojezdová rychlost, výkonnost lisu a vybrané parametry produkovaných balíků. Měrná spotřeba motorové nafty sklízecích lisů v této druhé fázi sklizně se po-
hybovala v rozmezí 7 – 8 l/ha. Zjištěné parametry jsou shrnuty v tabulce 32.
Tab. 32: Naměřené a vypočtené parametry sklízecích lisů při vícefázové sklizni energetického
šťovíku s výnosem 6 t suché hmoty z ha
Ověřovaný stroj
CLAAS Quadrant 1200
CLAAS Variant 180
Výkonnost
(ha/h)
0,8
1,2
Provozní ověřování prokázalo možnost sklizně energetického šťovíku vícefázovou sklizní do lisované formy. Svinovací lis CLAAS Variant 180 vykazoval v průběhu ověřování vyšší výkonnost a vytvořené balíky mají vyšší hustotu v porovnání s lisem CLAAS Quadrant 1200. V případě
omezeného prostoru pro skladování a při manipulaci však
lze předpokládat výhody hranatých balíků.
Další variantou je přímá sklizeň sklízecí řezačkou. Pro
toto byla použita řezačka CLAAS Jaguar 820 (Obr. 40)
Hmotnost balíku
(kg)
160
616
Hustota balíku
(kg/m3)
115,4
290,7
vybavená standardním lištovým žacím adaptérem
s pracovním záběrem 4,6 m. Nastavení řezacího ústrojí bylo
pro řezanku 8 – 10 mm, avšak s polovičním počtem nožů.
Délka řezanky by tak měla být 40 – 50 mm. Její skutečná
struktura je uvedena v tab. 33. Převážná část hmoty je ve
velikosti menší než 10 mm. Tento rozdíl oproti jmenovité
velikosti řezanky je zřejmě způsoben lámavostí a drobivostí materiálu při řezu v důsledku relativně nízké hodnoty vody v době sklizně. Zjištěná hustota volně sypaného
Tab. 33: Struktura šťovíkové řezanky sklizené řezačkou (v % hmotnosti)
Velikost částic
> 40 mm
25 – 40 mm
20 – 25 mm
15 – 20 mm
10 – 15 mm
Poměrná hmotnost
6,5 %
7,8 %
8,5 %
12,9 %
13,5 %
49
materiálu byla 86,36 kg/m3. Takto sklizený materiál je
možno krátkodobě skladovat, pro dlouhodobé skladování
a pro další zpracování je však třeba snížit obsah vody pod
15 %. Jako dopravní prostředek na přepravu řezanky do
místa skladování byl využit nákladní automobil LIAZ
s nástavbou pro přepravu materiálů s nízkou sypnou hmotností. V průběhu ověřování byla sledována pojezdová rychlost a výkonnost řezačky. Výsledná zjištěná hodnota výkonnosti stroje je 2,89 ha/h. Přitom nebyly shledány závažné nedostatky jednofázového způsobu sklizně. Výhodou tohoto způsobu je nízká časová a personální náročnost. Nevýhodou je vysoké strniště po sklizni a absence
časového prostoru na samovolné dosýchání při sklizni surovin s vyšším obsahem vody.
Použití sklízecí řezačky bylo rovněž ověřeno při dvoufázové sklizni. Materiál v řádcích o meziřádkové vzdálenosti 9 m vytvořených shrnovacím obracečem KUHN byl
sebrán sklízecí řezačkou se sběracím adaptérem, nařezán a
dopraven na místo skladování. Měrná spotřeba motorové
nafty sklízecí řezačky ve druhé fázi sklizně se pohybovala
v rozmezí 10 – 11 l/ha. V průběhu ověřování byla sledována pojezdová rychlost a výkonnost. Zjištěné parametry jsou
uvedeny v tabulce 34. Provozní ověřování tak prokázalo
možnost sklizně energetického šťovíku vícefázovou sklizní. Jako méně vhodné se ukázalo využití bubnového žacího stroje. Stroj se v průběhu ověřování několikrát zahltil
při vyšší pojezdové rychlosti.
Tab. 34: Zjištěná výkonnost strojů při dvoufázové sklizni energetického
šťovíku s výnosem 6 t suché hmoty z ha
Stroj
Výkonnost
(ha/h)
1,68
3,14
2,1
FORTSCHRITT E303
KHÜN GA 4121
CLASS Jaguar 820
Pro srovnání výkonnosti a energetické náročnosti sklizně pícnin a sklizně energetického šťovíku byly zjišťovány
parametry sklizně v porostu energetického šťovíku
s výnosem 10 t suché hmoty z ha. Jedná se o celkové hodnoty výkonnosti a spotřeby nafty pro přímou sklizeň řezačkou CLASS Jaguar 850 s adapterem na kukuřici Cam-
per (záběr 4,5 m). Dále byly pro sečení použity žací mačkače Fortschritt E303 se záběrem 5 m. Pro balíkování byl
použit lis Heston 4800 vytvářející hranaté balíky o rozměrech 120 x 120 x 200 cm. Zjištěné hodnoty jsou uvedeny v
tab. 35.
Tab. 35: Parametry sklizně energetického šťovíku v roce 2004 (výnos suché hmoty 10 t/ha)
Operace
Použitá technika
Počet
strojů
1
Výměra
pozemku
(ha)
12
Výkonnost
stroje
(ha/h)
1,71
Spotřeba
nafty
(l/ha)
15
Přímá
sklizeň
řezačkou
Sekání
Lisování
Claas Jaguar 850
Fortschritt E 303
Heston 4800
3
1
47
6
1,31
0,43
4
13,5
Z uvedených měření je zřejmé, že zjištěné parametry
sklizně jsou v souladu s hodnotami uváděnými pro pícniny a slámu. Jelikož ve druhém skladovaném roce byl výnos plodiny podstatně vyšší, odpovídá tomu i vyšší spotřeba nafty a nižší výkonnost strojů, vztaženo na 1 ha pěstební plochy. Vícefázový způsob sklizně rostlinné biomasy je
časově a personálně náročnější a zahrnuje větší počet operací, které nutně znamenají větší počet přejezdů po pozem-
ku. Výhodou je možnost oddělené sklizně semen a možnost samovolného dosýchání suroviny na pozemku mezi
jednotlivými fázemi sklizně. Využití vícefázového způsobu sklizně rostlinné biomasy lze perspektivně předpokládat u plodin pěstovaných pro produkci semen i zbytkové
biomasy (obilniny, olejniny atd.) a u rostlin, které mají
v okamžiku sklizně zvýšený obsah vody (traviny).
50
Všechny uvedené způsoby sklizně energetického šťovíku byly pro bližší představu filmově dokumentovány a po
přepisu do digitální formy je tento materiál uveden na přiloženém CD (produkt 1).
Pr. 1 Sklizeň energetického šťovíku
51
4. POSKLIZŇOVÉ ZPRACOVÁNÍ BIOMASY Z ENERGETICKÝCH ROSTLIN
Biomasa z energetických bylin je po jejich sklizení v různé
formě. V minulé kapitole byly podrobně uvedeny způsoby
sklizně energetického šťovíku, což je plodina, která je zatím v podmínkách České republiky nejrozšířenější.
Energetická biomasa po sklizni je tedy ve formě hranatých balíků (obr. 41), kulatých balíků (obr. 42) nebo ve
formě řezanky (obr. 43). Hranaté balíky jsou vhodné zejména z hlediska snadnosti následných logistických operací při využívání ve velkých výtopnách. Je však nutné je
skladovat v zastřešených prostorách. Zde je třeba zdůraznit, že sklizeň v této formě nesmí být vystavena dešti, neboť po zmoknutí je materiál znehodnocen a dále je nepoužitelný. V mimořádných případech lze hranaté balíky krát-
kodobě skladovat na volné ploše, avšak na podkladu, který
zabrání navlhání od země, přičemž musí být zakryty spolehlivě plachtou, která je chrání před deštěm. Výhoda kulatých balíků částečně obalených folií spočívá v jejich dlouhodobé skladovatelnosti na poli. Nevýhodou je obtížná manipulace a často i problémy s rozdružováním. Pro získání
materiálu ve formě řezanky (obr. 43) je možné použít dvoui jednofázovou sklizeň. Při dvoufázové sklizni je porost
posečen, usušen na pozemku a následně sebrán sklízecí
řezačkou. Takto získaný materiál vykazuje běžně vlhkost
pod 15% umožňující dlouhodobé skladování a různé způsoby zpracování. Při běžné jednofázové sklizni sklízecí
Obr. 41. Energetický šťovík ve formě hranatého
balíku
Obr. 42 Energetický šťovík sklizený ve formě
kulatých balíků
Obr. 43 Energetický šťovík – řezanka
52
řezačkou je produktem řezanka o vlhkosti cca 25% a je tedy
nutné ji dosoušet. Krátkodobě lze takto vlhkou řezanku zakrytou folií skladovat na volné ploše.
Způsob sklizně a forma sklizeného materiálu má významný vliv na následné logistické operace. Důležitými vlastnostmi jsou manipulovatelnost a potřeba skladovacího prostoru. Snadná manipulace materiálem slisovaným do balíků je ovšem vyvážena nutností jejich rozdružení při konečném použití. Potřebu skladovacího prostoru je možno dodatečně charakterizovat měrnou hmotností materiálu. V tab.
36 je uveden tento parametr pro hranaté a kulaté balíky a
pro dva druhy řezanky, jejichž struktura je charakterizována v tab. 37. Velikost částic je zde výsledkem způsobu nastavení nožů v řezacím ústrojí sklízecí řezačky. Pro možnost srovnání je v tab. 36 uveden i přepočet měrné hmotnosti řezanky na materiál se stejnou vlhkostí jako je u slisovaného materiálu. Z této tabulky vyplývá, že struktura řezanky má značný vliv na její sypnou měrnou hmotnost, a
tedy i na skladovací prostor. Jemná řezanka má vyšší měrnou hmotnost než materiál slisovaný do hranatých balíků.
Při jednofázové sklizni sklízecí řezačkou je nezbytné u
sklizené řezanky snížit obsah vody pod 15%. Vhodným řešením je dosoušení ve velkokapacitních roštových skladech.
Výhodou tohoto řešení je možnost použití stávající technologie, tj. roštů, sušících ventilátorů a manipulačních jeřábů. Tato technologie vyžaduje poměrně nenáročnou úpravu. Rošty a drapák jeřábu je třeba přizpůsobit malým rozměrům řezanky, aby nedocházelo k jejímu propadávání při
manipulaci a při skladování na roštech. Provoz ventilátorů je nutno optimalizovat, aby sušení bylo efektivní při
minimální spotřebě elektrické energie. Obdobné systémy,
speciálnì vybudované pro sušení energetické štìpky se
uvádìjí v literatuøe (Oberhuber, 1999). Øízení sušících
procesù je v principu podobné jako pøi sušení pícnin, pro
jejichž skladování jsou velkokapacitní seníky urèeny. Jedná
se o typický provoz s rozhodovacím øídícím procesem.
Ventilátory jsou zapnuty v dobì, kdy je relativní vlhkost
vhánìného vzduchu do píce dostateènì nízká pro efektivní
prùbìh sušícího procesu, což je dáno známými fyzikálními závislostmi (Sladký, 1985).
Pro sušení řezanky energetických bylin je nutné, aby naskladněná vrstva měla srovnatelné hydraulické ztráty vzduchu se senem. Pak je možno pro sušení použít stávající
instalované ventilátory. Rozsah tlakových ztrát sušícího
vzduchu při průniku pící o vlhkosti 35 – 40% v seníku je
uveden v tab. 38.
Tab. 36 Měrná hmotnost sklizeného materiálu (energetický šťovík) v různých formách
a s různou vlhkostí
Forma
Hranatý balík (1,25x0,70x1,60 m)
Kulatý balík (průměr 1,5m; šířka
1,2m)
Řezanka I
Řezanka II
Obsah
vody
(%)
Měrná
hmotnost
(kg/m3)
14
14
115
291
Měrná hmotnost
přepočtená na obsah
vody 14%, bez změny
objemu (kg/m3)
115
291
24
6
86
112
76
122
Tab. 37 Struktura sklizené řezanky energetického šťovíku
Velikost (mm)
> 40
25 – 40
20 – 25
15 – 20
10 - 15
< 10
% hmotnosti
Řezanka I (86 kg/m3)
6,5
7,8
8,5
12,9
13,5
50,8
53
Řezanka II (112 kg/m3)
2,3
4,8
5,4
8,6
21,3
57,6
Tab. 38 Rozsah tlakových ztrát sušícího vzduchu při průniku pící sušenou v seníku o vlhkosti
35 až 40 % v závislosti na druhu píce v přepočtu na 1 m výšky porostu (Sladký, 1986)
Druh a stav pícniny
Hydraulická ztráta
vzduchu (Pa/m)
60 – 100
30 – 60
40 – 80
20 - 50
Mladá tráva
Starší stébelnatá tráva
Mladá vojtěška
Starší stébelnatá vojtěška
Poznámka
řezaná
neřezaná
řezaná
neřezaná
cího procesu byly zjišťovány u řezanky I (tab. 37) energetického šťovíku a porovnávány s parametry sena za stejných podmínek. Na obr. 44 jsou uvedeny hodnoty závislosti tlakové ztráty pro výšku naskladněné vrstvy 1 m. Závislost je zde rovněž uvedena v analytickém vyjádření, pro
které je použito mocninné funkce (Hutla, Mazancová,
2004). Závislost Dp = Dp (wo)
platí pro vertikální
rychlost proudění vzduchu nad a pod vrstvou materiálu.
Z obr. 44 je zřejmé, že tlakové ztráty sušícího vzduchu při
průchodu vrstvou řezanky energetického šťovíku jsou srovnatelné s tlakovými ztrátami sušícího vzduchu procházejícího vrstvou pícnin (tab. 38). Aplikace tohoto zjištění spočívá v možnosti použití shodného uspořádání sušícího systému včetně stejných ventilátorů, kterých se používá pro
sušení píce, neboť tlakové ztráty těchto materiálů jsou obdobné.
Při sušení energetických plodin dochází, oproti sušení
pícnin, k některým odlišnostem. Pro sušení píce je typické, že je třeba ji provětrávat i z důvodů snižování teploty.
Rovněž dobu usušení je třeba minimalizovat, aby nedocházelo ke zbytečným ztrátám živin. Ventilátory jsou proto v činnosti nejen za nepříznivého počasí, ale i v noci, kdy
nedochází k sušení. U energetických rostlin, zvláště u typů,
které jsou sklízeny s poměrně nízkým obsahem vody, což
je případ energetického šťovíku, je situace odlišná. U těchto
plodin není nebezpečí extremních zvýšení teplot v důsledku
probíhajících procesů a krátkodobě při časovém odložení
sušícího procesu. Sušení lze tedy provozovat pouze při
extremně výhodných podmínkách, tedy při nízkých hodnotách relativní vlhkosti vzduchu, tj. během dne, při většinou slunečném počasí.
Tlakové ztráty při průchodu vzduchu a parametry suší160
1,5584
y = 1,010.6x
140
120
Δp [Pa]
100
80
60
40
20
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
wo [m/s]
Obr. 44 Závislost tlakové ztráty (Dp) vrstvy šťovíkové řezanky 1 m na rychlosti proudění
vzduchu (wo)
54
30
Režim 1
25
Režim 2
Režim 3
Režim 1
Obsah vlhkosti (%)
20
Režim 2
Režim 3
15
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Počet hodin (od 28.7. do 1.8.)
Obr. 45 Časová závislost průběhu sušení šťovíkové řezanky
Při monitorování průběhu sušícího procesu byla řezanka
I o vlhkosti 24% naskladněna na roštovém vážícím zařízení experimentálního seníku do výše 1m. Ventilátory byly
nastaveny na automatické zapínaní ve třech režimech. Při
režimu 1 byly ventilátory zapnuty po dobu 8 hodin, a to
v době 8:30 – 16:30 h (SEČ). Čas spínání ventilátorů při
režimu 2 odpovídal času režimu 1, avšak ventilátory byly
zapnuty pouze tehdy, jestliže relativní vlhkost venkovního
vzduchu byla nižší než 65 %. V režimu 3 byla tato podmínka nahrazena tím, že relativní vlhkost vzduchu vystupujícího ze sušeného materiálu byla o 2 % vyšší než tato
hodnota u vstupujícího (tedy venkovního) vzduchu.
Během sušícího procesu v jednotlivých režimech byla hodinově měřena hodnota obsahu vody v sušeném materiálu.
Ze získaných hodnot je sestaven graf na obr. 45. Sušení
probíhalo na přelomu července a srpna v r. 2003, počasí
lze charakterizovat první a druhý den jako částečně deštivé, třetí až pátý den jako velmi teplé. Z grafu je zřejmý
velmi podobný průběh snižování obsahu vody v sušeném
materiálu nezávisející na režimech spínání ventilátorů. K
výraznému snížení obsahu vody v materiálu došlo během
druhého a třetího dne, kdy bylo slunečné počasí s nízkými
hodnotami relativní vlhkosti vzduchu. Obsah vody
v materiálu se během této doby, kdy byly ventilátory
v provozu, dle řídících režimů, od 12,2 do 16 h, snížil z cca
23 % pod 14 %.
Uvedeným postupem bylo takto prokázáno, že
v existujících senících lze dosoušet řezanku energetických
bylin s vyšším obsahem vody než je skladovací hodnota.
Snížení 24 % obsahu vody v řezance na 15% lze v těchto
senících při vhodném počasí dosáhnout během cca 20 hodin a usušenou řezanku tam i nadále skladovat.
55
5. PELETIZACE A BRIKETOVÁNÍ BIOPALIV
Jako palivo lze využít tyto druhy biomasy:
- zbytky dřeva z lesnictví a dřevařského průmyslu (větve, kůra, odpady z výroby – odřezky, piliny, hobliny,
třísky),
- zbytky ze zemědělské a potravinářské výroby (sláma,
odpady z potravinářské výroby),
- záměrně pěstované plodiny na zemědělské půdě (rychle rostoucí dřeviny, lignocelulózní plodiny, cukernaté a
škrobnaté plodiny, olejniny).
- chemicky ošetřeného dřeva ze staveb a demolic.
Během zpracování biopaliv mohou vznikat různé vedlejší
produkty nebo odpady, které mění vlastnosti původního
materiálu. Proto bylo rozhodnuto o nutnosti dalšího rozdělení biopaliv do těchto tříd:
Třída A:
Čistý rostlinný materiál (panenský, nekontaminovaný, který může být kontaminovánpouze půdou,
nebo může obsahovat alkalické prvky, chloridy či těžké
kovy odebrané přírodní cestou z prostředí, kde rostl).
Zpracováním biomasy lze získat tyto druhy biopaliv:
- pevná paliva (palivové dřevo, dřevní štěpka, pelety, brikety, kůra, piliny).
- kapalná paliva (metanol, etanol, oleje, pyrolýzní oleje).
- plynná paliva (bioplyn – CH4, dřevoplyn – CO, CH4,
pyrolýzní plyn, syntézní plyn – CO, H2).
Třída B:
Ošetřený rostlinný materiál obsahující aditiva, která nejsou škodlivá v procesu získávání energie.
Třída C:
Ošetřený rostlinný materiál obsahující aditiva, která mohou být škodlivá v procesu získávání energie
(včetně benzenu, chloru, fluoru a těžkých kovů).
Třída D:
Smíšené materiály obsahující rostlinný materiál kombinovaný s významným množství jiných spalitelných materiálů (papír, obalové materiály, plasty atp.).
Hodnocení a normalizace biopaliv
Jako biopaliva mohou být využity suroviny různého původu a chemického složení.
Podle jejich původu se člení na:
- zemědělské výrobky (energetické plodiny) a zbytky
(např. sláma a další vedlejší produkty zemědělské a potravinářské výroby),
- lesnické výrobky (dřevo z probírek) a zbytky (větve a
vršky stromů ponechané v lese a odpady ze zpracování
dřeva, např. kůra, odřezky, piliny atd.),
- odpady vytvářené konzumní společností (vytříděné
frakce spalitelných a biologicky odbouratelných komunálních a průmyslových odpadů, možnost dalšího zpracování na TAP – tuhá alternativní paliva, REF, PDB,
RDF, viz. dále).
Třída E:
Bude určena v případě potřeby atd.
Předpokládá se vytvoření několika dalších tříd, např. pro
rašelinu, neboť rašelina je spíše fosilní zdroj, nikoliv obnovitelný (spor o zařazení je způsoben tím, že v rašeliništích
vzniká i v současné době). Zatím jsou jako zvláštní třídy
vyloučeny papír a dřevěné uhlí. Normativně by mělo být
legislativou zajištěno rozlišení mezi:
- obnovitelnými a neobnovitelnými palivy,
- panenskými nekontaminovanými palivy z biomasy a regenerovanými palivy,
- regenerovanými palivy biologického a fosilního původu.
Do zvláštní třídy budou určitě zařazena recyklovaná paliva (recycled fuels), jež jsou vyrobena z tříděných komunálních, průmyslových nebo demoličních odpadů. Ta se
značí:
- REF (Recovered of Recycled Fuel) – regenerované
nebo recyklované palivo,
- PDB (Packaging Derived Fuel) – palivo (odvozené) vyrobené z obalů,
- RDF (Refuse Derived Fuel) – palivo (odvozené) vyrobené z odpadků.
Zatím se v EU připravují souhrnné podklady pro kompletaci evropských norem pro pevná biopaliva. Tyto práce
řídí CEN (Evropský výbor pro normalizaci), v součinnosti
s Českým normalizačním institutem se na těchto aktivitách, označených BT/WG 108 Solid biofuels, podílí i
VÚZT Ruzyně.
Výsledné normy budou obsahovat:
- názvosloví (termíny, definice),
- identifikační a třídicí systém pro zařazení paliv z pevné
biomasy,
- odběr a úpravu vzorků biopaliv,
- zkušební a testovací metody.
Všechny třídy paliv by měly mít některé společné normy
(např. fyzikální měření parametrů) a jednoúčelové normy
speciálně vytvořené pro uspokojení požadavků a potřeb
trhu. Vlastnosti biopaliv mají zásadní vliv na konstrukci
spalovacích zařízení.
Za surovinové zdroje biopaliv jsou uvažovány:
- výrobky ze zemědělství a lesnictví,
- rostlinné odpady ze zemědělství a lesnictví,
- rostlinné odpady z potravinářského průmyslu,
- dřevní odpady s výjimkou:
- dřevních odpadů, které mohou obsahovat halové orga
nické sloučeniny nebo těžké kovy,
Použitelné energetické rostliny
Je zřejmé, že je možné z hlediska energetického obsahu
využít téměř všechny druhy kulturních rostlin. V praxi lze
však zatím využít jen několik druhů rostlin. Důležitý je
56
především výnos, pěstební náklady, náklady na úpravu
produktu pro palivářské účely, logistika dopravy hotových biopaliv ke spotřebiteli atd. To je technická stránka
pouhé výroby a distribuce jakési substance biologického
původu, která byla vyrobena v dobré víře, „že bude hořet“.
Ona také většinou hoří, ale ne tak, jak bychom chtěli a potřebovali (ale někdy skutečně nehoří vůbec). Většina „čistých“ biopaliv má např. nízký bod měknutí, tání a tečení
popela (obilní sláma) nebo velkou produkci emisí CO (např.
energetický šťovík a většina travin), či velký obsah popelovin, kolem 5 % (skoro všechna). To jsou nepříznivé vlastnosti, které například dřevo nemá. Jedinou možností, jak
zjednat jakousi nápravu, je vytvořit z energetických plodin a případných dalších komponentů směs o určitém poměru, která bude všechny nevýhody snižovat na minimum.
Další možností je úprava spalovacího zařízení (jiný typ
hořáku, tvar a velikost spalovacího prostoru, oklepávání
nebo ofukování hořáku pro odstranění nadměrného podílu
popela, úprava regulačního a řídicího systému atd.). Co se
týče vývoje, sledují se všechny možnosti.
Náklady na biopaliva
Ekonomika je vždy závislá na podmínkách určitého období, tj. na konkrétní ceně vstupů, zejména pohonných
hmot, nákladů na stroje a lidskou práci. Proto v následujícím
odstavci uvádíme pouze stručnou metodiku výpočtu nákladů a některé výsledky platné pro konec roku 2004.
Metodika výpočtu nákladů
a) Náklady na pěstování a sklizeň plodin
Základem kalkulace nákladů pro plodiny pěstované k energetickým účelům jsou modelové technologické postupy, tj.
doporučený sled operací (hnojení a příprava půdy, setí,
popř. sázení, ošetřování v době vegetace, ochrana rostlin
proti chorobám a škůdcům, sklizeň a odvoz produkce).
Technologické postupy
Při zpracování modelových technologických postupů se
vychází z průměrných podmínek oblastí pěstování a průměrné intenzity výroby. Členění technologických postupů podle technologických operací dává možnost podrobně
u nich zjišťovat náklady a snadněji analyzovat vliv jednotlivých faktorů na náklady a rovněž možnost propočítávat náklady ve vztahu k odlišným místním podmínkám.
Modelové technologické postupy pro jednotlivé vybrané
energetické plodiny obsahují:
- časový sled technologických operací (název, agrotechnická lhůta),
- opakovatelnost operace – vyjadřuje rozsah operace na
1 ha (může být i menší než 1, např. při pěstování energetických plodin deset let na pozemku u operací souvisejících se založením porostu je opakovatelnost 0,10),
- materiálové vstupy (hnojiva, osiva, sadba, chemické
prostředky) a produkci – název, měrná jednotka a množství na 1 ha.
Celkové náklady na pěstování a sklizeň plodiny
Při výpočtech ekonomiky pěstování jednotlivých energetických plodin se vychází ze základního členění nákladů
na variabilní a fixní. Ekonomické výpočty jsou zpracovány pro výrobní oblasti, ve kterých je pěstování dané energetické plodiny vhodné. Všechny kalkulace vycházejí
z průměrných statistických údajů a cenových relací roku
2004. Dále je ve výpočtech uvažováno zajištění všech operací vlastními mechanizačními prostředky.
Výsledky jsou zpracovány do této struktury údajů:
- materiálové náklady (organická, průmyslová a vápenatá hnojiva, osivo a sadba, chemické přípravky) vycházejí z údajů modelových technologických postupů;
- náklady na mechanizované práce – vycházejí z doporučených strojových souprav a rozsahu využití souprav
v modelových technologických postupech. Doplňkovými údaji je spotřeba paliva a potřeba práce obsluhy strojů,variabilní náklady celkem (součet materiálových nákladů a nákladů na mechanizované práce);
- variabilní náklady celkem;
- fixní náklady – obsahují nájemné půdy, daně, odpisy a
opravy staveb, úroky z úvěrů, výrobní a správní režii.
Fixní náklady byly stanoveny metodou odborného odhadu podle dostupných informací ze statistických sledování a ze sledování v zemědělských podnicích.
b) náklady na zpracování produktu
Zpracování produktu do podoby řezanky nebo do velkobjemových balíků je zahrnuto v technologických postupech,
a tedy i tyto náklady jsou již zahrnuty v nákladech na pěstování a sklizeň plodiny.
Příklad nákladů (a výsledné tržní ceny) na zpracování
lesních těžebních zbytků do formy štěpky uvádíme v tab.
39.
Dalším příkladem je lisování slámy obilovin do podoby
velkobjemových hranatých balíků, tab. 41. Cena energetické slámy je uvedena v tabulce 40. Pro doplnění uvedených údajů slouží tab. 42 s rámcovými náklady na dopravu. K těmto tabulkám je nutno uvést základní komentář.
Konečná cena se liší podle použité technologie, která souvisí s velikostí podniku a ročním, či sezónním využitím techniky. U tabulky zpracování lesních těžebních zbytků do formy štěpky je důležité říci, že komunální podnik zpracovávající biomasu stromů a keřů při údržbě veřejné zeleně nemá
tak výkonnou techniku a zaměstnává podstatně více pracovníků na hmotnostní jednotku zpracované biomasy, nezapočítává však do nákladů odpisy. Velký lesní závod má
naopak velmi výkonnou techniku, kterou musí operativně
přesunovat na těžební místa aby byla co nejlépe využita,
neboť je zatížena vysokými odpisy. Náklady na všechny
operace byly převzaty od podniků z praxe a nebylo vždy
možné jednotlivé složky nákladů přesně oddělit.
Velmi rozdílné mohou být nákladové ceny u podobných
výrobců, kteří mají přibližně stejnou velikost a téměř stejné strojní vybavení. Je to dáno momentální odpisovou zátěží, různým čerpáním úvěrů a leasingovými splátkami. To,
57
58
953
832
662
174
166
131
60
60
74
60
722
892
1027
940
nákl. lis
(K /t)
117
117
117
117
117
117
hodn.
slámy
(K /t)
250
250
270
270
450
450
30
40
30
40
30
40
(K /t)
nákl.
doprava
397
407
417
427
597
607
(K /t)
cena
166
166
166
166
166
166
(K /t)
naskladnění
vyskladnění
manipulace
30
40
30
40
30
40
(K /t)
doprava
593
613
613
633
793
813
(K /t)
830
858
858
886
1110
1138
(K /t)
913
944
944
975
1221
1252
(K /t)
1323
1635
1882
1723
1087
1123
1123
1160
1453
1490
(K /t)
DPH 19%
1112
1374
1582
1448
10% zisk
1011
1249
1438
1316
nákladová podniková
cena
režie 40 %
Tab. 40: Cena energetické slámy (obøí hranaté balíky pøi dopravì na vzdálenost do 10 km)
880
161
p ibližování štěpkování doprava 1 naskladnění, mezisou et doprava 2 nákladová podniková 10% zisk DPH 19%
vyskladnění,
cena
režie 40 %
manipulace
Ve ejně prospěšná organizace (školní závod)
92
188
365
74
Malý dodavatel (komunální podnik)
104
0
601
74
St ední dodavatel (lesní závod)
92
182
318
74
Velkododavatel (lesní závod)
64
124
283
60
sběr
zbytk
Tab. 39: Cena energetické štìpky (Kè/t) pøi dopravì na vzdálenost do 30 km
Tab. 41: Náklady na zpracování 1 t energetické slámy do obřích hranatých balíků
provedení lisu:
na obří balíky
Doba
Roční
Obnovy
nasazení
(r)
(h)
6
8
10
100
300
500
100
300
500
100
300
500
výkonnost:
1,25 ha/h
pořizovací cena lisu:
2 923 100 Kč
Fixní náklady ( Kč/r)
celkem
z toho
amortizace
418 253
253 176
327 497
219 113
337 444
192 829
Variabilní
Celkové provozní
Náklady na
1 t slámy
náklady
náklady
při výnosu
6,5 t/ha
( Kč/h)
( Kč/h)
( Kč/ha)
( Kč/t)
238
260
275
238
260
275
238
260
275
4 420
1 654
1 112
3 962
1 502
1 020
3 612
1 385
950
3 536
1 323
889
3 170
1 201
816
2 890
1 108
760
544
204
137
488
185
126
445
170
117
Tab. 42: Náklady na dopravu, bez DPH
Tarifní
Sazba v Kč/t za tarifní pásmo dle tonáže, bez DPH
pásmo
(km)
do 4 t
do 9 t
do 12 t
do 24 t
1
2
6
13
4
8
3
7
2
4
3
5
19
32
12
21
10
16
6
9
10
64
41
33
19
15
96
62
49
28
20
128
83
65
37
25
160
103
82
47
30
192
124
98
56
40
257
166
131
74
50
321
207
164
93
60
385
248
197
112
70
449
290
229
130
59
Tab. 43: Struktura nákladů na peletování
Ukazatel
Jednotka Bez sušení vstupní
suroviny
Linka A
S dosoušením vstupní
suroviny
Linka B
Linka A
Linka B
3 800 000 4 500 000
5600000
6300000
Pořizovací cena
Kč
Hodinová
výkonnost
(t/h)
1,5
3
1,5
3
Roční nasazení
(d/r)
250
250
250
250
Roční kapacita
(t/r)
6000
12000
6000
12000
Obsluha na 1
směnu
osob
4
4
4
4
Spotřeba energie
(kWh/t)
60
51
77
60
Opravy a
udržování
%poř.c.
5
5
6
6
125
Struktura
nákladů na
peletování
%
4413115
5876100
100
373500
464800
522900
7,2 - 10,5
1555200
1555200
1555200
1555200 26,4 - 40,8
(Kč/r)
900000
1530000
1155000
1800000 23,6 - 35,2
- opravy a
udržování
- obaly +
výrobní režie
(Kč/r)
190000
225000
336000
378000
(Kč/r)
850985
1475000
902115
1620000 20,4 - 28,6
Měrné náklady
peletování
(Kč/t)
635
430
736
490
(Kč/GJ)
37,37
25,29
43,27
28,8
Náklady na
surovinu
(Kč/t)
1033
1017
1117
1100
- cena
suroviny
(Kč/t)
1000
1000
1000
1000
(t/r)
6200
12200
6700
13200
(Kč/t)
1669
1447
1852
1590
(Kč/GJ)
98
85
109
94
Obaly
(Kč/t)
Náklady
peletování
(Kč/r)
3811585
5158700
- odpisy
(Kč/r)
315400
- osobní
náklady
(Kč/r)
- energie
- spotřeba
suroviny
Výrobní náklady
pelet
125
60
4,3 - 7,6
31 - 40
60 - 69
100
nové údaje pro energetickou štěpku a slámu jsou pouze
modelové, orientační a udávají možné rozmezí cen za určitých předpokladů. Pokud budou některé položky nižší,
nebo vypadnou ze schematu (například naskladnění, vyskladnění a manipulace, v případě přímého odvozu balíků
slámy, nebo při nižší režii) může být cena samozřejmě i
nižší. Stejný případ nastává i u štěpky při přímém odvozu
z místa zpracování těžebních zbytků.
ale i jiné položky se pak promítají do výše režie,
v tabulkách jsme volili režii 40 %. Jako přiměřený zisk
jsme uvažovali 10 % a pro orientaci konečného spotřebitele uvádíme pro štěpku a balíky slámy cenu včetně
DPH. V našich modelových tabulkách ne zcela přesně
odpovídají náklady na dopravu, při porovnání s
tabulkou 42. Ta slouží především k orientaci, jak rostou
náklady na biopaliva s přepravní vzdáleností, což se pak
samozřejmě promítne do jejich konečné ceny. Údaje
z tabulky platí pro plné využití tonáže dopravního prostředku. Hustota suchého hranatého velkoobjemového balíku
slámy obilovin se pohybuje kolem 150 kg/m. Sypná hmotnost štěpky z běžných druhů dřeva je cca 200 kg/m pro
suchou a cca 300 kg/m pro vlhkou štěpku. Pro dobré využití dopravních prostředků se proto využívají velkoobjemové nástavby (štěpka), nebo plošinové návěsy, či přívěsy (balíky slámy). Přesto nemusí být vždy zaručeno plné
využití přepravní kapacity, což se pak opět nepříznivě projevuje v nákladech. Jiná situace je u pelet a briket, jejichž
hustota se pohybuje od 600 do 1000 kg/m a sypná hmotnost od 450 do 750 kg/m. Při přepravě těchto materiálů je
vždy zaručeno plné vytížení dopravního prostředku. Ce-
Náklady na peletování a briketování
Náklady na tyto postupy vycházejí z podkladů získaných
od výrobců a pohybují se podle výkonnosti linky v rozmezí od 612 do 690 Kč/t u briketování a od 430 do 635 Kč/t
u peletování. V případě dosoušení vstupního materiálu se
tyto náklady zvýší o přibližně 60 až 100 Kč/t. Podrobnější
údaje ohledně peletování jsou uvedeny v tab. 43, ohledně
briketování v tab. 44. Upozorňujeme, že všechny údaje
jsou pouze nákladové, s nejnutnějšími režijními položkami, bez uvažování zatížení z úvěrů, leasingů, daní atd., bez
zisku a DPH. Cenu suroviny jsme pro konečné výpočty u
peletování uvažovali 1000 Kč/t. V místech s přebytkem suroviny by to měla být cena reálná, ale nutno podotknout,
že tomu tak již v mnoha lokalitách není.
Tab. 44: Struktura nákladů na briketování
Ukazatel
Jednotka
Briketovací linka
HLS 200 HLS 300 HLS 400
715 000 1 105 000 1 485 000
Pořizovací cena
Kč
Hodinová výkonnost
(t/h)
0,2
0,3
0,4
Roční nasazení
Roční kapacita
(h/r)
(t/r)
4 000
800
4 000
1 200
4 000
1 600
Potřeba obsluhy
osob
0,25
0,25
0,25
Spotřeba energie
(kWh/t)
70
93
70
- odpisy
(Kč/t)
149
154
155
- osobní náklady
(Kč/t)
125
83
63
- energie
(Kč/t)
175
233
175
- opravy a udržování
(Kč/t)
120
120
120
- náklady na obaly
(Kč/t)
100
100
100
Náklady na briketování celkem
(Kč/t)
669
690
612
Náklady na briketování
c) náklady na jednotku produkce energetických plodin
Celkové náklady na energetický produkt vyrobený ze záměrně pěstované biomasy energetických plodin tvoří náklady na vypěstování a sklizeň, u briket a pelet jsou navíc
připočítány náklady na jejich výrobu. Opět upozorňujeme,
že všechny údaje jsou pouze nákladové, s nejnutnějšími
režijními položkami, bez uvažování zatížení z úvěrů, leasingů, daní atd., bez zisku a DPH. Výnos energetického
produktu je udáván při standardním obsahu 85 % sušiny.
Počítá se s uskladněním sklizeného produktu v dosavadních
velkokapacitních senících, kde se materiál nechá dosušit a
lze ho udržovat na 85 % sušiny. Výhodou budou nižší náklady na briketování a peletování – materiál již nebude
nutné dosoušet. Výhřevnost je udávána při 15% vlhkosti
balíků a řezanky a 12% vlhkosti briket a pelet.
Výsledným ekonomickým ukazatelem tedy jsou náklady
na jednotku energie (Kč/GJ) v dané podobě rostlinného
produktu připraveného ke spalování.
61
Tab. 45: Celkové náklady na palivo (Kč/t)
Plodina
chrastice rákosovitá
energetický šťovík
křídlatka Bohemica
tritikale
čirok
pšenice ozimá
kukuřice (sláma)
Forma paliva
balíky
1170
1519
961
896
2096
-
řezanka
1202
1600
1118
572
2202
1637
591
Výpočty jsou zpracovány podle jednotlivých plodin a obsahují:
- charakteristiku plodiny,
- technologii pěstování a sklizně,
- náklady a výslednou ekonomiku produktu.
brikety
1651
2260
1778
1232
2862
2297
1251
pelety
1531
2140
1658
1112
2177
-
Výsledky ekonomiky vybraných plodin a variant produkce
jsou shrnuty v tab. 45
– porovnání nákladů na palivo (Kč/t) a v tab. 46 – porov
nání nákladů na jednotku energie v palivu (Kč·/J).
Tab. 46: Náklady na jednotku energie v palivu (Kč/GJ)
Plodina
Chrastice rákosovitá
Energetický šťovík
Křídlatka Bohemica
Tritikale
Čirok
Pšenice ozimá
Kukuřice (sláma)
balíky
81
99
63
63
139
-
Forma paliva
řezanka
brikety
83
113
104
144
73
114
40
86
147
186
109
150
41
86
Závěr
Biomasu z lesů a polí lze využít pro energetické účely, o
tom není pochyb. Pouze se musí přihlížet k relativně vysokým palivovým nákladům, které je možné za určitých
podmínek snížit optimálním umístěním tepelného zdroje
z hlediska dopravních nákladů. Jako palivo pro venkov-
pelety
102
134
104
75
140
-
ské systémy CZT by měla být přednostně využívána balíkovaná obilní sláma a štěpka z výchovných zásahů a zbytků po těžbě. Relativně drahá tvarovaná paliva, jako brikety a pelety, by měla být primárně určena pro využití
v systémech ústředního vytápění rodinných domků.
62
6. BIOPALIVA A JEJICH VYUŽITÍ
Biomasa je obnovitelný zdroj energie, který může částečně nahradit fosilní paliva, především uhlí, ale i zemní
plyn.
Zatím se používá k vytápění v domácnostech i obecních
výtopnách hlavně dřevo.
Stále častěji se začínají objevovat i jiná biopaliva než palivové dříví a dřevní štěpka. V centrálních výtopnách je to
především sláma a v kotlích pro rodinné domky pak pelety
a brikety z odpadního dřeva.
Současně je snaha využít pro energetické účely řadu zemědělských plodin.
Pro praktické využití těchto energetických plodin ve spalovacích zařízeních využívaných v rodinných domcích a
menších provozovnách služeb (instalované výkony od 15
do 50 kW) je nutné z těchto, převážně stébelnatých materiálů vyrobit pelety nebo brikety. Tato biopaliva mají poněkud jiné palivářské vlastnosti než dřevo, nebo dřevěné
pelety či brikety. Správné hoření je provázeno minimální
produkcí škodlivin jde především o CO a NOx. Toho lze
docílit přípravou směsných paliv a konstrukcí spalovacích
zařízení.
Emise ze spalování biomasy
Proces spalování biomasy je ovlivněn řadou faktorů.
Z nejdůležitějších vybíráme:
- vysoký podíl uvolňované prchavé hořlaviny při teplotách nad 200 °C, který může tvořit až 80 % hmotnosti
sušiny paliva,
- dlouhé plameny, které zapříčiňují obtíže při průniku
potřebného kyslíku do nich pro dokonalé spálení
- relativně dlouhá doba prohořívání spalitelných plynů,
která trvá 0,5 až několik vteřin, během které nesmí být
plamen nikde a ničím ochlazován, neboť by docházelo
k tvorbě sazí
- vyšší spotřeba spalovacího vzduchu, než je teoretická
potřeba - s ohledem na jeho obtížné promíchávání se
spalnými plyny; ë = 1,5 ÷ 2 (ale i více)
- teploty měknutí, tečení a tavení dřevního popele a popele z biomasy (860 - 1100 °C),
- nízká hustota většiny fytopaliv, zejména u slámy, dřevní štěpky, pilin s výjimkou briket a pelet,
- určitý podíl popílku s obsahem těžkých kovů, vyžadující speciální nákladné filtry, zejména u topenišť vyšších výkonů,
- paliva z biomasy s vyšším obsahem chloru vyžadují
uskutečnění zvláštních opatření u parních kotlů, které
mají u přehříváků vyšší teplotu než 550 °C (s ohledem
na korozi), a dále vedení spalovacího procesu s ohledem
na možnost tvorby chlorovaných aromatických sloučenin.
SLEDOVÁNÍ SLOŽEK EMISÍ
Při spalování biomasy vznikají stejné základní látky jako
při spalování jiných organických paliv. Jedná se především
o CO2 a H2O. V závislosti na vedení a podmínkách spalovacího procesu a na sloučeninách obsažených v biomase
vzniká řada dalších látek, které jsou považovány za látky
znečišťující. V první řadě jde o oxid uhelnatý, který je produktem nedokonalého spalování. V případě dostatečné spalovací teploty a dostatečného množství spalovacího vzduchu je CO oxidován na CO2 a jeho emise jsou minimální.
Dále se jedná o oxidy dusíku NOx. V případě vysokých
teplot, které ale při spalování biomasy nejsou obvyklé, vznikají především termické NOx, při teplotách běžných pro
spalování biomasy (700-900°C) vznikají především palivové NOx, z dusíku obsaženého v palivu. Síra je v biomase
obsažena v minimálním množství a proto emise SO2
z jejího spalování jsou velmi nízké, což je jedna z velkých
předností.
Pro posuzování produkce emisí jsou závazné právní předpisy. Lze říci, že předpisů je relativně vysoký počet. Posuzování emisí je členěno podle tepelného výkonu zdroje
emisí. Pro kotle do 200 kW není hodnocení tak striktní
jako u středních zdrojů o tepelném výkonu 200 kW až 5
MW a velkých zdrojů znečištění přes 5 až 50 MW. Dále
je určena kategorie zvláště velkých spalovacích zdrojů o
tepelném výkonu do 100 MW a nad 150 MW, která má
hodnocení emisí nejpřísnější.
Nejdůležitějším právním předpisem je z tohoto pohledu
Nařízení vlády č. 352/2002 Sb., kterým se stanoví emisní
limity a další podmínky provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší.
Zde jsou uvedeny emisní limity (mg/m3) vztaženo na normální stavové podmínky a suchý plyn. Pro tuhé znečišťující látky, SO2, oxidy dusíku jako NO2, CO a organické látky jako suma uhlíku.
Tyto emisní limity jsou vztaženy na určitý referenční obsah kyslíku. Pro pevná paliva činí referenční obsah kyslíku
6 %, pro plynná a kapalná 3 % a pro biomasu 11 %.
Další předpisy upravují referenční obsah kyslíku pro biomasu na 10 až 13 %, platí to pro malé kotle do výkonu 300
kW, zmínku uvedeme dále v textu. Jen pro srovnání uvádíme tabulky 47 a 48 emisních limitů pro zařízení spalující
dřevo a kapalná paliva z Nařízení vlády č. 352/2002 Sb.
63
Tab. 47: Spalovací zařízení spalující dřevo 1) nebo biomasu
Jmenovitý
Emisní limit v (mg/m3 vztaženo na normální stavové
tepelný
výkon podmínky a suchý plyn) pro
(MW)
Tuhé
Oxid
Oxidy
Oxid
Organické
zneč.
siřičitý
dusíku
uhelnatý látky jako
látky
jako NO2
suma
uhlíku
0,2 nebo větší, ale
jmen.
tepelný
250
2500
650
650
50 2)
příkon menší než
50 MW
1)
2)
Referenční
obsah kyslíku %
O2
11
rovněž tak nekontaminovaný dřevní odpad, kůru a podobné rostlinné látky
emisní limit platí pro tepelný výkon nad 1 MW
Tab. 48: Spalovací zařízení spalující kapalná paliva
Emisní limit v (mg/m3 vztaženo na normální stavové
Jmenovitý
tepelný
výkon podmínky a suchý plyn) pro
(MW)
Tuhé
Oxid
Oxidy
Oxid
Organické
zneč.
siřičitý
dusíku
uhelnatý látky jako
látky
jako NO2
suma uhlíku
jmen. tepelný
150
nest.
50 MW
0,2 nebo větší až
1)
500
nest.
do 5 včetně
jmen. tepelný
100
nest.
50 MW
>5, ale jmen.
tepelný příkon
450
nest.
menší než 50
MW
>5, ale jmen.
tepelný příkon
1700
nest.
menší než 50
MW
1)
Referenční
obsah kyslíku
% O2
3
3
3
3
3
obsah síry v palivu max. 1 % hm.
Pro posouzení naměřených a přepočtených emisí se vychází z mezních hodnot uvedených:
- v normě ČSN EN 303-5:2000 „Kotle pro ústřední vytápění – Část 5: Kotle pro ústřední vytápění na pevná
paliva, s ruční nebo samočinnou dodávkou, o jmenovitém tepelném výkonu nejvýše 300 kW – terminologie,
požadavky, zkoušení a značení. V tab. 49 jsou hodnoty
emisí a min. hodnoty účinnosti stanoveny jak pro jme-
novitý tepelný výkon, tak i pro nejmenší tepelný výkon
v regulovatelném rozsahu a automatického zařízení.
- ve směrnici č. 13-2002 MŽP ČR s požadavky pro pro
půjčení ochranné známky „Ekologicky šetrný výrobek“.
Mezní hodnoty pro jmenovitý tepelný výkon uvádí tab.
50.
64
Tab. 49: Mezní hodnoty emisí a min. hodnoty účinnosti pro jmenovitý tepelný výkon spalovacího
zařízení podle ČSN EN 303-5-2000, čl. 4.2.1; 4.2.6
Jmenovitý
tepelný
Dodávka výkon
paliva
Mezní hodnoty emisí
Palivo
(kW)
OGC
Prach
(organ. vyšší uhlovodíky)
mg/mN3 – suché spaliny, 0 oC, 101,325 kPa - při O2V = 10 %
CO
třída 1 třída 2 třída 3 třída 1
třída 2 třída 3 třída 1 třída 2 třída 3
biologické
15000 5000
3000
1750
200
100
200
180
150
fosilní
15000 5000
3000
1750
200
100
180
150
125
biologické
25000 8000
5000
2000
300
150
200
180
150
fosilní
25000 8000 5000
Minim. tepelná účinnost ηk
při jmenovitém výkonu spal. třída 1
ηk = 47 + 6 log QN
zařízení QN (%)
2000
300
150
180
150
125
Samočinná
?≤ 50
Ruční
třída 2
ηk = 57 + 6 log QN
třída 3
ηk = 67 + 6 log QN
Tab. 50: Mezní hodnoty emisí podle směrnice MŽP ČR č. 13-2002 s požadavky pro propůjčení ochranné
známky „Ekologicky šetrný výrobek (suché spaliny, 0 oC, 101,325 kPa – při O2V = 11 %)
CO
NOx 1)
Σ CxHy 2)
Tuhé znečišťující látky
1)
2)
mg/kWh
mg/mN3
mg/kWh
mg/mN3
mg/kWh
mg/mN3
mg/kWh
mg/mN3
4500
2000
550
250
130
60
420
190
Hmotnostní koncentrace NOx je vztažena k NO2.
Hmotnostní koncentrace je vztažena k C3H8.
Pro lepší přehlednost jsou údaje týkající se kotlů na biomasu znázorněny na obr. 46.Z obrázku je patrné, že zařazení kotle do třídy 3 je velmi náročné a vyžaduje velmi
dobrou konstrukci kotle a odpovídající palivo.
Krby, krbové vložky
Pro malá topidla krby a krbové vložky platí Česká technická norma, která je českou verzí evropské normy ČSNN
EN 13229 „Vestavné spotřebiče k vytápění a krbové vložky na pevná paliva – Požadavky a zkušební metody“. Tato
evropská norma stanoví požadavky týkající se projektování, výroby, konstrukce, bezpečnosti a provozních vlastností
(účinnost a emise), návodů a značení, včetně souvisejících
zkušebních metod pro zkoušení typu vestavných spotřebičů k vytápění a krbových vložek na pevná paliva. Tato
norma platí pro spotřebiče s ruční dodávkou paliva. Při
zkouškách zařízení předepisuje měřit ve spalinách obsah
CO,CO2 a O2. Průměrná koncentrace CO přepočtená na 13
% obsah O2 ve spalinách musí splňovat mezní hodnoty pro
příslušnou třídu CO u spotřebičů podle tab. 51.
V některých zemích se v národních právních předpisech
také požaduje použití mezních hodnot pro emise částic a
organických částic, pro emise při podmínkách minimálního a sníženého příkonu a pro hmotnostně zjištěné hodnoty
emisí. V některých zemích jsou rovněž právní předpisy o
čistotě ovzduší vztaženy k používání schválených paliv.
S produkcí škodlivin souvisí technologická vyspělost
konstrukce kotle, včetně jeho účinnosti. Limitní účinnosti
spalování, (tab. 52 a 53) pro spalovací zařízení v závislosti
na výkonu zdroje jsou definovány technickými normami,
nebo prováděcími vyhláškami k zákonům.
65
Povolené emisní hodnoty CO při 10 % O2 dle ČSN EN 303-5 pro výkony kotlů < 50 kW, 50-150kW a
150-300 kW
30 000
25 000
třída 1
25 000
třída 2
Emise CO mg.m -3
třída 3
20 000
15 000
15 000
12 500
12 500
12 500
12 500
10 000
8 000
5 000
5 000
5 000
5 000
2 500
4 500
3 000
2 000
1 200
2 500
2 000
1 200
0
< 501kW
50 - 150
2 kW
ZPŮSOB PŘIKLÁDÁNÍ
150 - 3300kW
< 504kW
50 - 150 5kW
RUČNÍ
150 - 300
6 kW
AUTOMATICKÝ
Obr. 46: Povolené emisní hodnoty CO kotlů na biomasu při 10 % O2 dle ČSN EN 303-5
pro výkony kotlů < 50 kW, 50-150kW a 150-300 kW.
Tab. 51:Třídy emisí oxidu uhelnatého
Třída CO
spotřebiče
Třída 1
Třída 2
Spotřebiče s uzavřenými
dvířky
Mezní hodnoty tříd emisí CO
při 13 % O2
(%)
£ 0,3
> 0,3 £ 1
Tab. 52: Platné limitní účinnosti pro spotřebiče spalující kapalná a plynná paliva pro uvedený
výkonový rozsah
jmenovitý
výkon
[kW]
11 až 25
25 až 50
větší 50
tepelný datum uvedení spotřebiče do provozu
do 31.12.1982
85 %
86 %
87 %
do 31.12.1985
86 %
87 %
88 %
66
od 1.1.1990
70 %
72 %
90 %
Tab. 53: Platné limitní účinnosti spalování pro spotřebiče spalující tuhá paliva pro uvedený
výkonový rozsah
jmenovitý
výkon
[kW]
15 až 20
20 až 50
větší 50
tepelný datum uvedení spotřebiče do provozu
do 31.12.1982
68 %
70 %
72 %
do 31.12.1985
69 %
71 %
73 %
od 1.1.1990
70 %
72 %
74 %
Poznámka: Platné limitní účinnosti spalování pro spotřebiče na tuhá paliva v závislosti na výkonu zdroje jsou
převzaty z přílohy D.1 ČSN 070240 po změně Z8.
Průběh zkoušek měření emisí - vlhkost paliva
Pro měření závislostí produkce emisí při spalování biomasy bylo použito několik kotlů různých výrobců. V rámci
spolupráce s firmami Verner a.s. a Krušnohorské strojírny
a.s. to byly většinou kotle těchto výrobců. Pro tento přehled byla vybrána měření s dobrou vypovídací schopností
pro daný účel
V rámci ověřování kotle Verner ZEUS s upraveným spalovacím prostorem určeným pro spalování kusového dřeva a pelet je možno dobře ukázat závislost vzniku emisí při
různé vlhkosti paliva. Obrázky z ověřování a výsledky
měření při spalování slaměných briket o vlhkosti 10, 30 a
50 % ve spalovací komoře jsou na obrázcích 47 až 51.
Obr. 47: Pohled na upravený kotel ZEUS připojený
na měřící stolici
Obr. 48: Měřící stanoviště s analyzátorem spalin
HORUBA .
Časový průběh emisí při spalování slaměných briket o vlhkosti 10%
2100
21
1800
18
15
CO [ppm]
NO [ppm]
N2O [ppm]
1200
12
SO2 [ppm]
O2 [obj.%]
900
9
600
6
300
3
0
Koncentrace [obj.%]
Koncentrace [ppm]
1500
0
0
2
4
6
8
10
12
Čas [min]
Obr. 49: Časový průběh emisí při spalování slaměných briket, vlhkost 10 %.
67
Časový průběh emisí při spalování sláměných briket o vlhkosti 30%
2100
21
1800
18
15
CO [ppm]
NO [ppm]
N2O [ppm]
1200
12
SO2 [ppm]
O2 [obj.%]
900
9
600
6
300
3
0
Koncentrace [obj.%]
Koncentrace [ppm]
1500
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Čas [min]
Časový průběh emisí při spalování sláměných briket o vlhkosti 50%
2100
21
1800
18
Koncentrace [ppm]
CO [ppm]
NO [ppm]
N2O [ppm]
SO2 [ppm]
O2 [obj.%]
1200
12
900
9
600
6
300
3
Koncentrace [obj.%]
15
1500
0
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Čas [min]
Na upraveném kotli ZEUS bylo provedeno ověřovací měření, které potvrdilo správnost navržených konstrukčních
změn. Vzorky spalovaných pelet i slaměných briket vykazovaly v optimálním režimu dobré emisní parametry a průběh hoření. Během zkoušek jsme pracovali s malými objemy vsázek, aby bylo možné reagovat na požadavky spalovacího procesu (výsledky jsou uvedeny na obrázcích 49 až
51). Kotel byl roztopen dřevem a pak jsme přidávali zkoušené vzorky slaměných briket s různou relativní vlhkostí.
Se vzrůstající relativní vlhkostí paliva se zhoršují velmi
výrazně emise CO a NOx. Spalování vlhkého paliva má
ovšem následně vliv na snížení výkonu spalovacího zařízení a zvýšení spotřeby paliva.
štěpky a pelet. Jednalo se o obilní slámu, šťovík a šťovík
s topolovým dřevem v poměru 1:1. Jako srovnávací případ jsme zvolili produkci emisí CO. Ve všech případech
uvedených spalovaných vzorků biopaliv byla produkce CO
nižší u pelet. Drť slámy, šťovíku i směsi šťovíku a topolové šťěpky vykazovala ve všech případech vyšší emise CO.
Pelety umožňují ve spalovacím prostoru kontrolovat lépe
přívod a dávkování spalovacího vzduchu. Je to dáno mezerovitostí vrstvy pelet. Drť a štěpka, případně jejich směs
vytvoří obvykle ve spalovacím prostoru zhutněnou, méně
prostupnou vrstvu, která poněkud omezuje přístup kyslíku
a způsobuje vyšší produkci CO. Uvedené měření vykazovalo ve srovnání s ostatními pokusy relativně nízké emise
oxidu uhelnatého u šťovíku, běžně se hodnoty emisí pro
šťovík pohybovaly kolem 1500 mg/m3. Výsledky měření
jsou uvedeny na obr. 52.
Průběh zkoušek měření emisí – forma paliva
Na stejném spalovacím zařízení bylo ověřeno spalovaní
totožných paliv ve dvou různých formách, drti, případně
68
1100
Produkce CO (mg.m -3)
900
700
500
300
100
pelety
-100
štěpka - řezanka
pelety
obilní sláma
štěpka - řezanka
šťovík
pelety
štěpka - řezanka
śťovík + topolové dřevo (1:1)
Obr: 52: Produkce CO při spalování různých forem biomasy
Při spalování energetické biomasy má velký význam seřízení daného spalovacího zařízení pro určité palivo.
V následující části článku chceme pouze ukázat jaký vliv
má na produkci emisí změna skladby spalovaného paliva.
Všechny kotle používané při ověřovacích měřeních splňovaly pro určené palivo (dřevní pelety) podle ČSN EN 3035-2000 podmínky pro zařazení do nejlepší třídy č. 3
Měření kotle Varikot
V Krušnohorských strojírnách byl vyvinut kotel na uhlí
a dřevo s přesuvným roštem Varikot 25 (obr. 53,54). Je to
reakce na potřebu univerzálního zařízení, které je schopné
dobře spalovat jak uhlí, tak biomasu.
Následně byly provedeny ve spolupráci VÚZT
s Krušnohorskými strojírnami Komořany a Výzkumným
ústavem pro hnědé uhlí Most spalovací zkoušky na tomto
novém automatickém kotli . Je to kotel o jmenovitém výkonu 25 kW s přesuvným roštem. V rámci zkoušek byla
zkoušena následující paliva: HU ořech I, HU ořech II, dřev-
Obr. 53: Kotel Varikot 25 kW
ní pelety s směsy ořech II + dřevní pelety, ořech II + šťovíkové pelety, ořech II + piliny, ořech II + šťovíková drť.
Popis měření
Měření se uskutečnilo na zkušebně kotlů Krušnohorských
strojíren v Kopistech. Kotel byl umístěn na váze a měřil se
jeho tepelný výkon a účinnost. Pomocí měřícího vozu
VÚHU byly dále měřeny emise CO, NO, NO2 , SO2 ,O2 a
emise tuhých částic (obr. 55, 56).
Obr. 54: Kotel Varikot 25 kW na měřicím stanovišti
69
Obr. 55: Odběr emisí.
Výsledky měření
Zkoušky prokázaly velmi příznivý vliv přídavku biomasy na snížení emisí SO2. Tento pokles je přímo úměrný
množství přidávané biomasy.
Kotel má nejpříznivější emisní parametry při spalování
hnědého uhlí ořech II. Spalování směsí HU + dřevo resp.
šťovík se projeví nárůstem emisí CO a snížením emisí SO2.
Zkoušky potvrdily možnost spalování HU ořech I avšak za
podstatně větších emisí CO (řádově 10 krát). Výkon kotle
Obr. 56: Pracoviště v měřícím voze
Tab. 54: Výsledky atestačních měření kotle VARIMATIK VK 25 na Státní zkušebně v Brně:
Emise
Jednotky
Palivo
Dřevní peletky
Hnědé uhlí ořech 2
O2
%
13,8
12,89
CO
NOx
mg.m-3
mg.m-3
Průměrné hodnoty z 6h měření
1595
142
731
276
Výkon
kW
28,72
26,22
Tab. 55: Výsledky spalovacích zkoušek kotle VARIMATIK VK 25 v Kopistech
Emise
Jednotky
Palivo
Hnědé uhlí ořech 2
HU75%+dřevní pelety 25%
HU75%+piliny25%
HU75%+štěpka25%
HU60%+štěpka40%
HU60%+dřevní pelety 40%
HU75%+šťovík pelety 25%
HU60%+šťovík pelety 40%
HU60%+šťovík drť 40%
O2
%
10,61
8,39
11,73
9,14
10,65
9,85
6,24
10,07
11,8
CO
NOx
SO2
-3
-3
mg.m
mg.m
mg.m-3
Průměrné hodnoty z 1h měření
281
314
2185
863
223
1875
264
350
1845
1142
249
1865
1240
236
1410
785
245
1380
986
192
1695
1234
205
1472
3220
229
1380
70
Výkon
kW
25,6
25,3
27,2
26,5
26,5
26,4
29,0
27,5
25,0
CO [mg/m³]
2500
20
NOx [mg/m³]
18
SO2 [mg/m³]
16
O2 [%]
14
1500
12
10
1000
8
Koncentrace O2 %
Koncentrace emisí [ mg/m³]
2000
6
500
4
2
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Průběh emisí kotle Varikot 25 kW HU75%+peletky25% (při 11% O2)
Obr. 57: Průběh emisí přepočtený na 11% O2
40
Čas [min]
rázcích 58 až 60. Detail ohniště s posuvným roštem je na
obr. 61 , klikový mechanismus posuvného roštu na obr. 62
a topeniště na obr.63.
Produkce emisí ze spalovací zkoušky se vzorky šťovíkových pelet spalovaných samostatně a ve směsi s hnědým
uhlím je na obr . 64. Velmi dobré emisní výsledky prokazovala směs ořechu 2 se šťovíkovými peletami v poměru
7:3. Samotný šťovík, nebo směs ořechu 2 se šťovíkovými
peletami v poměru 17:3 však měly velmi vysoké emise CO,
několikanásobně převyšující emisní limit (1000 ppm).
se pohyboval v rozmezí 25 až 29 kW. Účinnost byla vyšší
než 75 %. Výsledky měření emisí jsou uvedeny v tab.55.
Pro srovnání jsou v tab.54 uvedeny výsledky měření ve SZ
Brno.
Velké kolísání emisí je způsobeno vždy po automatickém
přiložení. Na kotli bude provedena úprava převodů, která
umožní zkrácení intervalu přikládání a tím s dosažení rovnoměrného chodu zařízení.Kotel splňuje požadavky emisí
pro zařazení do třídy 3 podle ČSN EN 303-5.Pro lepší představu, jak vypadaly některé směsi paliv je uvádíme na ob-
Vyhodnocení emisí při jednotlivých zkouškách kotle VK25
9200
9000
8000
7000
6000
5000
4000
šťovíkové pelety
směs ořechu 2 se šťovíkovými peletami (7:3)
směs ořechu 2 s drcenými šťovíkovými štěpkami (17:3)
3000
2000
1000
0
(mg.m-3)
SO2
(mg.m-3)
NOX
(NO2)
(mg.m-3)
ppm
(mg.m-3)
CO
CO
TZL
Obr. 64: Vyhodnocení emisí při jednotlivých zkouškách kotle VK25 s různými palivy.
71
72
Obr. 61: Pohled na ohništ s posuvným roštem
Obr. 58:Sm s 40% pelet š ovíku a 60% HU
Obr. 62: Detail kliky p"ikládacího mechanismu
Obr. 59: Sm s 25% d"ev ných pilin a 75% HU
Obr. 63: Kotel Varikot 25, topeništ a v
Obr. 60: Sm s 25% d"ev ných pelet
Experimentální ověření dálších upravených spalovacích
zařízení
Cílem experimentů bylo stanovit spalovací charakteristiky vybraného paliva spalovaného za různých podmínek.
Výsledkem je zjištění emisních parametrů v závislosti na
typu spalování a určení nejvhodnější technologie vhodné
pro dané palivo. Zkoušky byly prováděny na dvou spalovacích zařízeních – na kotli Viadrus U22 a VERNER A25
ve spolupráci VÚZT, FSI ČVUT a TF ČZU Praha. Vybraným palivem byly pelety z pilařského odpadu a pelety
z energetického šťovíku.
Obr. 65: Detail hořáku Viadrus U22
Obr. 66: Původní hořák Verner A25
Obr 67: Upravený hořák Verner A25
Obr. 68: Hořák kotle Verner A25 po úpravě, barevně
je vyznačen pohled na otvory pro přívod vzduchu, žlutě nové řešení, červeně původní stav.
Kotel Verner A25 je konstruován rovněž jako teplovodní. Spalovací komora má ploché dno se šesti pohyblivými
roštnicemi, které v cyklech vynášejí popel z vyhořelého
paliva do popelníku. Přívod paliva je zadní stěnou komory
pomocí šnekového dopravníku. Spalovací vzduch je přiváděn boční vyzdívkou komory. Tento systém je rovněž
přetlakový. Detail je na obr. 66.
Další modifikací spalovacího zařízení byl kotel Verner A25
s upravenou spalovací komorou. Po prvních měřeních došlo k rozšíření ohniště z původních 200 mm na 235 mm
(obr.67) a k přerozdělení vzduchu podle obr. 68. V původní
variantě vzduch vstupoval otvory ohraničenými červenou
Popis spalovacích zařízení
Kotel Viadrus U22 je konstruován jako teplovodní kotel
vybavený hořákem pro spalování pelet. Hořák je litinový
se spodním přívodem paliva a rozvodem spalovacího vzduchu tělesem hořáku. Ventilátor spalovacího vzduchu je
umístěn na vstupu do kotle, jedná se tedy o systém přetlakový. Spalování probíhá pod keramickou vyzdívkou, jež
slouží jako stabilizátor hoření. Detail hořáku je na obr. 65.
73
dleva 10 minut. Oba kotle jsou rovněž vybaveny regulovatelnou přívěrou na vstupu do ventilátoru spalovacího vzduchu.
Odběr spalin pro analýzu probíhal pomocí odběrové sondy a nasávacího čerpadla. Spaliny jsou pak přes kondenzátor vlhkosti vedeny k analyzátorům. Záznam z analyzátorů
je přes sběrnici dat ukládán do paměti přístroje.
čarou. V nové variantě vzduch vstupuje otvory uvnitř žluté
čáry. Tyto změny mají vést k lepšímu promíchání prchavé
hořlaviny se vzduchem, k dokonalejšímu prohoření a ke
snížení emisí oxidu uhelnatého.
Postup měření
Spalovací zkoušky paliv probíhaly na výše uvedených
zařízeních po nastavení provozních parametrů na optimum.
U obou kotlů bylo možno regulovat délku přikládacího
cyklu. U kotle Viadrus se posléze jako nejvhodnější ukázalo nastavení: 10 s přikládání, 35 s prodleva. U kotle Verner nejlépe vyhovovala kombinace 3s přikládání, 10s prodleva. U tohoto kotle lze také nastavit prodlevu mezi roštováním. V našem případě se jako optimální ukázala pro-
Palivo
Jako palivo byly vybrány piliny z měkkého dřeva – pilařský odpad, slisované do pelet o průměru 8 mm. Dalším
palivem byl energetický šťovík, rovněž slisovaný do pelet
o průměru 8 mm. Takto upravená paliva byla spalována
v obou kotlích.
Viadrus
Verner - před úpravou
Verner - po úpravě
350
301
300
246
237
223
198
187
200
147
150
127
100
73
50
0
CO
NOx
Teplota spalin
Obr. 69: Průměrné hodnoty
sledovaných
dřevo
Průměrné
hodnoty -veličinšťovík (Verner)
7 000
6 578
6 000
Viadrus
Verner - před úpravou
Verner - po úpravě
5 000
4 202
[mg.m-3], [°С]
CO, NOx[mg.m-3], t[°C]
250
4 165
4 000
3 000
2 000
1 000
710
342
403
241
181
0
CO
NOx
Obr.70: Průměrné hodnoty sledovaných veličin - šťovík
74
Teplota
232
Co uvést závěrem
Jako výsledek jsou uvedeny průměrné hodnoty jednotlivých sledovaných složek pro obě paliva a všechny kombinace spalování (obr. 69 a 70). Výsledky jsou přepočítány
na 11% referenční obsah kyslíku.
Z výše uvedených grafů je patrno, že nejnižší hodnoty
koncentrací CO a NOx byly dosaženy u dřevních pelet. Je
tedy možno říci (i na základě předchozích experimentů),
že palivo na bázi dřeva lze bez větších obtíží používat
v různých typech spalovacích zařízení. Z experimentu vyplývá, že hořák se spodním přívodem paliva i upravená
komora kotle Verner vyhovují požadavkům kladeným na
zařízení s certifikátem „Ekologicky šetrný výrobek“. Limity tohoto certifikátu jsou dány směrnicí MŽP č. 13/2002
pro CO: 2000 mg/m3 a pro: NOx 250 mg/m3. Z průměrných
hodnot je také možno vysledovat smysl a výsledek úpravy spalovací komory. Biopaliva obecně obsahují větší podíl prchavé hořlaviny a proto je nutné konstruovat topeniště větší a s přívodem spalovacího vzduchu nejen pod
rošt, ale i vhodným způsobem do plamene, tak aby vyhořel
veškerý hořlavý podíl v palivu. Dále je potřeba udržovat
teplotu (850 – 900°C) potřebnou pro dokončení všech oxidačních reakcí uhlíku po celou dobu jejich průběhu. Z tohoto hlediska se jako velmi vhodná jeví konstrukce kotle
Viadrus s keramickou vyzdívkou nad hořákem, jež stabilizuje teplotu na potřebné úrovni. Je-li ovšem tato teplota
příliš vysoká, dochází k oxidaci vzdušného dusíku a vzniku NOx. Koncenrace CO se sice snižuje, ale podíl NOx se
naopak zvyšuje.
V případě energetického šťovíku je situace poněkud méně
příznivá. Pokud jde o emise CO, tak ty jsou řádově větší
než u dřeva. Rovněž stabilita spalovacího procesu je velmi
špatná Vyšší jsou i produkce oxidů dusíku. Kromě vysokého chemického nedopalu byl zaznamenán i značný nedopal mechanický. Pravděpodobně díky tomu vznikají během spalování spečené kusy popela. Z hlediska emisí tedy
toto palivo nesplňuje ani na jednom zařízení kritéria pro
certifikát „Ekologicky šetrný výrobek“. Podle ČSN EN
303-5-2000 je možné zařazení s velkou rezervou do třídy
1 (Viadrus) a dokonce i třídy 2 (Verner), což pro praktický
provoz plně postačuje.
7. VÝROBA A VYUŽITÍ BIOPLYNU Z TRVALÝCH TRAVNÍCH POROSTŮ
V souvislosti s novými tendencemi v odpadovém hospodářství ve státech EU v posledních letech nastává rozvoj
anaerobní digesce při zpracování organické části komunálních odpadů včetně odpadů z veřejné a soukromé zeleně. Anaerobní digescí se tak zpracovávají odpady rostlinného původu. Řešení problému nadbytečné travní fytomasy, zejména ve Švýcarsku, SRN a Rakousku se ubírá směrem anaerobní digesce (nikoliv aerobním), to znamená efektivním způsobem získávání energie z trávy.
Zároveň se začínají budovat zemědělské bioplynové stanice na zpracování cíleně pěstovaných energetických rostlin, zejména slunečnice, kukuřice a řepky. Stávající bioplynové stanice na zpracování zvířecích exkrementů začínají přidávat do substrátu rostlinný materiál, zejména
z meziplodin.Většina stávajících bioplynových stanic zpracovávajících fytomasu je zaměřena na kofermentaci se zvířecími exkrementy, případně na kofermentaci
s čistírenskými kaly. Pro lokality, kde nejsou zvířecí exkrementy k dispozici, jsou výzkumně řešeny technologie
anaerobní digesce hmot rostlinného původu a jsou provozovány pilotní bioplynové stanice na zpracování samotné
trávy.Pro praktické aplikace je třeba znát možnosti anaerobního zpracování běžných druhů fytomasy. Uvádí se, že
pro metanogenní zpracování jsou vhodné materiály
s vysokým obsahem vody, s nízkou strukturalizací vzduchových průduchů. Naproti tomu odpadní fytomasa
s velkým objemem vzduchových průduchů, jako např. zahradnický odpad, se tradičně využívá ke kompostování.
Jedním z problémů zemědělství ČR je postupný nárůst přebytku zemědělské půdy vlivem zvyšování intenzity zemědělské produkce. Tento problém se plně projevuje v EU,
v ČR se již objevuje, ale zřejmě vynikne až po vstupu do
EU. Specifikem zemědělství ČR je rovněž nebývalý pokles stavů skotu. Tím dochází k diskontinuitě mezi výrobou píce na trvalých travních porostech a využitím veškeré
této hmoty ke krmným účelům. Hlavním cílem našich pokusů je proto kofermentační produkce bioplynu z travní
hmoty. Naše pokusy potvrzují zvýšení produkce bioplynu
přidáním travní hmoty, (zvýšení produkce bioplynu o 20%
při podílu sušiny fytomasy v kofermentátu 20% (obsah
sušiny ve fermentovaném vzorku 5%, biomasy je tedy 1%).
Celkově byla produkce bioplynu vztažená na 1 kg sušiny
relativně nízká, neboť jsme ke kofermentaci používali vyhnilý fugát z bioplynových stanic Kladruby a Trhový Štěpánov. Pro zlepšení funkce anaerobních organismů byla do
fugátu přimíchávána čerstvá hovězí kejda v poměru 20%
hmotnostních, proto vstupní substrát nazýváme kejdou.
7.1
Srovnávací pokusy na malých
fermentorech.
V laboratorních pokusech z projektů QD 1209 a QF 3160
jsme se zabývali anaerobním zpracováním směsi kejdy a
biomasy. Jednalo se o směsi kejdy ( fugát +kejda) s trávou
z areálu ústavu, chrasticí rákosovitou a kostřavou rákosovitou. Výběr některých výsledků produkce bioplynu přepočtené na kg sušiny uvádíme v grafech na obrázcích 71
až 74.
Z výsledků experimentů v maloobjemovém zařízení je
možno konstatovat. Kofermentace čerstvých hovězích exkrementůa fugátu s fytomasou a to ve formě trávy i konzervované píce vede k zastavení metanogeneze v důsledku
extremního snížení hodnoty pH. Již množství fytomasy přes
20 % a to v čerstvé formě i ve formě sena či senáže vede
k zastavení reakce.
75
140
Produkce bioplynu l.kg -1 sušiny
120
100
80
kejda 100 %
seno 10 %, kejda 90 %
60
40
seno 100 %
20
0
0
5
10
15
20
25
30
dny
Obr. 71: Seno + kejda 5 % sušiny, produkce bioplynu na kg sušiny
140
produkce bioplynu v l.kg-1 sušiny
120
100
80
kejda 100 %
tráva 10 %, kejda 90 %
tráva 20 %, kejda 80%
tráva 30 %, kejda 70 %
tráva40 %, kejda 60 %
tráva 100 %
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
dny
Obr. 72: Tráva z areálu ústavu + kejda přepočet produkce bioplynu na kg sušiny
Překyselení reakce je možno zabránit přidáním zásadité
látky (Ca(OH)2), nebo recyklovaného substrátu do metanogenní směsi. Směs s aditivem Ca(OH)2 má oproti aditivu s vyhnilým substrátem nižší produkci bioplynu v začátku
procesu, v dalším průběhu se však produkce vyrovnává.
Nejvyšší produkce se dosahuje při kombinaci aditiv
Ca(OH)2 + recyklovaný substrát. Toto platí pro kofermentační směs s čerstvou trávou. U směsi se senem nedochází
často ke stabilizaci metanogenní reakce ani po přidání
Ca(OH)2, ani vyhnilého substrátu. Toto bylo ověřeno při
stejných množstvích aditiv jako u kofermentační směsi
s trávou. Zdá se proto, že seno je pro kofermentační zpracování méně vhodné. Přesto však přidání recyklovaného
substrátu prodlužuje dobu produkce bioplynu.
Je zřejmé, že pro stabilizaci reakce je nutno snížit poměr
sena ve směsi, příp. zvýšit množství vyhnilého substrátu.
Většinou je třeba aditivovat směs zásaditou látkou spolu s
vyhnilým kalem.
Při sledování kvality bioplynu, tj. množství metanu, je
zřejmá korelace se stabilizovaným průběhem. Ve všech případech, kdy metanogeneze probíhala dostatečně dlouhou
dobu, tedy kdy nedošlo ke snížení hodnot pH a k jejímu
zastavení, dosahoval obsah metanu ve vznikajícím bioplynu až 60 %. Při uvážení značného množství vodní páry tato
hodnota překračuje udávaný poměr 60 % metanu v suchém
bioplynu. Toto je případ, kdy do kofermentační směsi byl
76
140
100
Produkce bioplynu v l.kg
-1
sušiny
120
kejda 100%
80
chrastice 10%, kejda 90%
60
chrastice 100%
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
dny
Obr. 73: Chrastice + kejda přepočet produkce bioplynu na kg sušiny
160
Produkce bioplynu v l.kg-1 sušiny
140
120
100
kejda 100%
kostřava 10%, kejda 90%
80
60
kostřava 100%
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
dny
Obr. 74: Kostřava + kejda přepočet produkce bioplynu na kg sušiny
přidán vápenný hydrát (Ca(OH)2), recyklovaný substrát a
obě složky biomasy (exkrementy a zelená fytomasa). Teoretické poznatky ze zahraničí uvádějí, že je možné získat
z jedné tuny sušiny travního porostu až 500 m3 bioplynu.
Naše pokusy tyto poznatky vcelku potvrzují (zvýšení produkce bioplynu o 20% při podílu sušiny fytomasy
v kofermentátu 20% (obsah sušiny ve fermentovaném vzorku 5%, biomasy je tedy 1%). Pokusy vesměs potvrdily, že
je možné z 1 kg sušiny trvalého travního porostu vyrobit
240 (seno) až 290 (zelená hmota) litrů bioplynu. Za příznivých podmínek by snad bylo možné se přiblížit hranici produkce bioplynu 400-450 l/kg sušiny, muselo by se však jednat o čerstvý, dobře vyhnojený a ošetřený porost s vysokým
obsahem živin. Další možností zvýšení produkce bioplynu
je podstatné prodloužení doby vyhnívání substrátu. Naše
pokusy jsme zakončovali po 28 až 30ti dnech, přičemž bioplyn se stále ještě vyvíjel, ale ne tak intenzivně. Prodloužení doby vyhnívání ovšem vyžaduje zvětšení objemu vyhnívacího fermentoru a zvyšuje tak investiční náklady, prodloužení doby zdržení nad 50 dnů pravděpodobně žádný
významný ekonomický efekt nepřinese, pokud nebude cílem vyšší stupeň odbourání organické hmoty (ta by se potom nemusela rozvážet zpět na pozemky). Výroba bioplynu z trvalých travních porostů je komplexem ekologických,
v širším smyslu krajinářských, energetických a hnojivářských otázek. Vyhnilý substrát z anaerobní fermentace může
77
(přepočet na 1kg sušiny)
300
litry na 1kg sušiny
250
200
150
100
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
den
1a - 30%kejda+70%křídlatka
Obr. 75: Kumulativní produkce bioplynu, polosuchý proces - 20 % sušiny malé fermentory
objem 3 l, (kejda + křídlatka), (přepočet na 1kg sušiny)
90
80
70
CH4 a CO2%
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
den
14
15
16
17
18
19
20
21
22
2a - množství CO2 - 30%kejda+70%křídlatka
2a - množství CH4 - 30%kejda+70%křídlatka
4a - množství CO2 -50%kejda+50%křídlatka
23
24
25
Obr.76: Obsah CH4 a CO2 v bioplynu, polosuchý proces - 20 % sušiny, malé fermentory
objem 3 l, (kejda + křídlatka)
být v tekuté i odvodněné formě použit jako zdroj humusu a
živin pro TTP a další pozemky. Energetický zisk je pouze
příspěvkem na činnost bioplynové stanice, v tomto případě je vlastně bioplynová stanice „generátorem údržby krajiny“ a na místních potřebách záleží vyladění jejího provozu (větší odbourávání organické hmoty - více energie v bioplynu, menší odbourávání organické hmoty - více hnojiva a méně energie v bioplynu). Bioplyn z TTP nepřináší
významné navýšení produkce bioplynu proti exkrementům
hospodářských zvířat (produkce bioplnu z 1 kg sušiny je
řádově stejná u hovězí kejdy cca 350 l a u vepřové cca 400
l). Přidávání složky z TTP však umožňuje při zpracování
exkrementů hospodářských zvířat zvýšení obsahu sušiny a
zrovnoměrnění chodu BP stanice. V kombinaci s dalšími
složkami, kukuřičnou senáží, nebo kuchyňskými odpady,
které produkují řádově dvojnásobek bioplynu z 1 kg sušiny, může být hmota z TTP stabilizující složkou v případě
nedostatku jiných substrátů. Aby činnost s přípravou TTP
pro využití v bioplynové stanici nebyla ztrátová platí to co
jsme již uvedli pro případ spalování biomasy z TTP řádová podpora by měla činit kolem 4 500 Kč/ha.
7.2 Výroba bioplynu kofermentací vybraných
energetických plodin
Vlhkých organických materiálů zemědělského a komunálního původu deklarovaných jako vedlejší produkt nebo
78
200
180
litry na 1kg sušiny
160
140
120
100
80
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
den
5a -20%kejda+80%tráva
6a - 30%kejda+70%tráva
7a - 40%kejda+60%tráva
Obr. 77: Kumulativní produkce bioplynu - kejda + tráva, polosuchý proces, 15 % sušiny
malé fermentory, (přepočet na 1 kg sušiny)
90
80
70
CH4 a CO2%
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
den
14
15
16
17
18
19
20
21
5a - množství CO2 -20%kejda+80%tráva
5a - množství CH4 - 80%kejda+30%tráva
6a - množství CO2 - 30%kejda+70%tráva
7a - množství CO2 - 40%kejda+60%tráva
22
23
24
25
Obr. 78: Obsah CH4 a CO2 v bioplynu, polosuchý proces 15 % sušiny, malé fermentory (kejda + tráva)
odpad stále přibývá. Tím vzniká problém jak tyto produkty resp. odpady efektivně využít, když jejich skládkování
je postupně omezováno. Ve VÚZT Praha byl již v roce 1956
a s časovým odstupem realizován systém suché anaerobní
fermentace slamnaté chlévské mrvy ve fermentačních jednotkách sestávajících z fermentačních košů a krycích tepelně izolovaných zvonů. Mimořádně se osvědčil technologický proces rozdělený do tří etap: aerobní fermentace
s intenzívním samoohřevem materiálu, suchá anaerobní
fermentace v mezofilním teplotním režimu, aerobní fermentace na hromadách (kompostování). V zahraničí byly
v poslední době odzkoušeny se střídavými úspěchy různé
kontinuální i diskontinuální systémy na anaerobní suchou
fermentaci materiálů s obsahem sušiny vyšším než 15 %.
Jedná se například o kontinuální systémy DRANCO (Belgie), KOMPOGAS (Švýcarsko), ANACOM (Švýcarsko),
VALORGA (Francie) atd. Mezi diskontinuální systémy se
řadí fermentační jednotky z betonových van, foliových rukávců, kontejnerové fermentační jednotky, garážové fermentační jednotky a další.
Na pracovišti VÚZT bylo realizováno experimentální zařízení pro zjišťování optimálních parametrů anaerobních
metanogenních procesů. Jedná se o nádrž s temperovaným
vodním prostředím umožňujícím porovnávací měření produkce bioplynu z malých objemů. V temperovaném prostředí je možno umístit 6 nádržek s objemem po 3 l. Z každé
79
zuje možnost výroby bioplynu z energetických plodin. V
praxi však nebude výroba bioplynu jednoduchá, zejména
pokud jde o technické řešení ohřevu substrátu s vyšším
obsahem sušiny. Některé systémy umožňují ohřev materiálu ve fermentační jednotce, případně odčerpání perkolátu, jeho ohřev a zpětné zkrápění fermentovaného materiálu.
Další problém, na který se výzkum zaměřuje, je příprava
materiálu před vstupem do fermentoru, hledání optimálních směsí různých materiálů i možností zpracovávat fytomasu. Na tyto problémy jsou zaměřeny i další výzkumné
práce ve VÚZT Praha soustředěné zejména v projektu
NAZV QF 3160 Výzkum nových technologických postupů pro efektivnější využití zemědělských a potravinářských
odpadů.
nádržky je pryžovou hadicí odváděn vznikající bioplyn do
vodního plynojemu sestávajícího ze šesti sekcí. Každá sekce
má objem rovněž 3 l. V našich pokusech jsme se zaměřili
na výrobu bioplynu z organického materiálu o obsahu sušiny 20 %. Jednalo se o biomasu křídlatky inokulovanou
směsí kejdy a fugátu v poměru 50/50 %. Proces anaerobní
výroby bioplynu probíhal v mezofilní oblasti při 42 oC.
Stejný pokus jsme provedli s fytomasou trávy z areálu ústavu, pouze sušina vzorků byla u těchto pokusů 15 %. Průběh tvorby bioplynu a jeho chemické složení jsou patrné
z grafů na obrázcích 75 až 78.
Produkce bioplynu je při suché (polosuché) fermentaci
možná, ale vyžaduje inokulaci metanogeními oranismy z
fugátu nebo kejdy. Obsah metanu je v bioplynu vyrobeném touto cestou mezi 70 až 80 % objemu. To nám potvr-
POUŽITÁ LITERATURA
1. HUTLA, P. – MAZANCOVÁ, J.: Post-drying of
energy sorrel in a grate stock. Res. Agr. Eng., 50, 2004 (1),
s. 15-22
2. CHRTEK, J. – CHRTKOVÁ, A.: Kříženec Reynoutria x bohemica v Průhonickém parku. Živa, 33 (1983), s.
136-137
3. CHRTEK, J. – CHRTKOVÁ, A.: Reynoutria x bohemica, nový kříženec z čeledi rdesnovitých. Čas. Nár.
Muzea, 152 (1983), č. 2, s. 120
4. KAVKA, M. a kol.: Normativy pro zemědělskou a
potravinářskou výrobu. Praha, ÚZPI 2003, 340 s.
5. KAVKA, M. a kol.: Normativy zemědělských výrobních technologií. Praha, ÚZPI 2003, 355 s.
6. MANDÁK, B. – PYŠEK, P.: Druhy rodu Reynoutria na území České republiky. In: Zprávy Čes. Bot. Společ.
– Invazní rostliny v české flóře. Praha, 1997, s. 45-57
7. MANSFELD, R.: Zur Systematic und Nomenklatur der Hirsen. Der Züchter, 20 (1952)
8. OBERHUBER, B. – SIMADER, G.: Solargetrocknete Hackschnitzel. Erneubare Energie, 2, 1999, s. 26-27
9. SLADKÝ, V. a kol.: Manipulační a automatizační
zařízení pro halové seníky. [Výzkumná zpráva]. Praha,
VÚZT 1985, 72 s.
10. SLADKÝ, V.: Výroba sena v halových senících. Metodiky pro zavádění výsledků výzkumu do zemědělské praxe č. 16. Praha, ÚVTIZ 1986. 74 s.
11. VAVILOV, N.R.: Studies in the origin of cultivated
plants. Trudy po prikladnoj botanike, genetike i selekciji.
16. Leningrad, 1926
12. WET, J.M.de – HUCKABAY, J.P. – The origin of
sorghum bicolor II. Distribution and domestication. Evolution, 21 (1967)
13. www.vuzt.cz
80
Ing. Jaroslav Kára, CSc. a kol.
ENERGETICKÉ ROSTLINY
TECHNOLOGIE PRO PĚSTOVÁNÍ A VYUŽITÍ
Stran 81 - 78 obrázků- 55 tabulek
2005, Praha
Výzkumný ústav zemědělské techniky
ISBN 80-86884-06-6
Biomasa, energetické rostliny, obnovitelné zdroje energie, briketování, topné pelety, bioplyn, peletizace, sklizeň, posklizňové zpracování, sušení
l
Příručka je určena zájemcům o pěstování a využívání energetických rostlin komerčním způsobem. Obsahuje soubor
technologických listů pro pěstování jednoletých a víceletých energetických bylin. Jednoleté rostliny jsou saflor – světice barvířská, čirok a konopí seté. Uvedené vytrvalé rostliny jsou ozdobnice, lesknice (chrastice) rákosovitá, křídlatky,
topinambur hlíznatý a energetický šťovík. Dále jsou uvedeny metody a způsoby sklizně a posklizňového zpracování
biomasy z energetických rostlin. Jsou popsány možnosti, způsoby a ekonomika peletizace a briketování biopaliv a
jejich využití pro produkci tepla. Jsou popsány kotle pro spalování biomasy, obecné trendy emisních parametrů a
speciální konstrukce hořáků. Využití energetických bylin je doplněno praktickými zkušenostmi při výrobě bioplynu.
Jaroslav Kára, MA;Ph.D. et al.
ENERGY CROPS
TECHNOLOGY FOR THEIR GROWING AND UTILIZATION
Pages 81 - 78 figures - 55 tables
2005, Prague
Research Institute of Agricultural Engineering
ISBN 80-86884-06-6
Biomass-energy crops-renewable energy resource- briquettes production-heating pellets-biogas-pellets production-har
vest-after-harvest- treatment-drying
The handbook is focusced for those who are interested in the energy crops growing and utilization through the commercial way. It contains a complex of technological sheets for growing of annual crops and perennial energy herbs. The
annual crops are saphlor, sorghum and hemp. The presented perennial crops are miscantus, reed canary grass, knotweeds,,
Jerusalem artichoke and energy sorrel. Futher are presented methods and ways of biomass harvest and after-harvest
treatment from the energy crops. There are described posibilities, ways and economy of pellets and briquettes production for biofuels and their utilization for heat production. Further are described boilers for biomass incineration, general
trends of emission parameters and boilers special counstructions. The energy crops utilization is completed with the
practical experiences of biogas production.\
81

Energetické rostliny - technologie pro pěstování a využití

Transkript

Podobné dokumenty

vybrané vlastnosti odrůd konopí setého

Možnosti pěstování biomasy jako energetického zdroje v

ENERGETICK ROSTLINY

Vodní procedury ve wellness - Projekt Inovace studijního programu

chemická technologie

Metodika Silážování čerstvého pivovarského mláta se sladovým

nabídka osiva a sadby - Oseva, Agro Brno, spol. s ro

Obsah kanabinoidů v konopí setém

česká beletrie podle autora - Střední průmyslová škola stavební